PFAS（ペルフルオロアルキル化合物およびポリフルオロアルキル化合物）は、極めて強力な炭素-フッ素結合を特徴とする、人工的な高フッ素化有機分子の総称です。この結合により、化学的・物理的な劣化に対する耐性、撥水・撥油性、乳化能、高温安定性といった優れた特性を持つ材料が生まれます。
こうした特性により、PFASは日用品（焦げ付き防止加工の調理器具、パーソナルケア製品など）、医薬品、プラスチック、電子機器、消火剤、化粧品、自動車、航空宇宙、エネルギー貯蔵など、幅広い産業で活用されています。
{{pfas="/ads"}}
しかし、その優れた特性と炭素-フッ素結合の強固さは、PFASの環境残留性と人体への潜在的な影響に対する懸念も引き起こしています。その結果、世界各国の規制当局はルールや制限を強化しており、消費者からも代替物質を求める声が高まっています。
科学文献におけるPFASの普及状況をより深く理解するため、私たちは世界最大の科学情報リポジトリであるCAS Content CollectionTMにおいて、化学構造に基づいた体系的な検索を実施しました。その分析の結果、規制上の定義の違いによってPFASの特定範囲に大きな差が生じることが明らかになりました（図1参照）。
- 経済協力開発機構（OECD）が2021年に示した定義ガイドライン（-CF₃基または-CF₂基を少なくとも1つ含む化合物）に従うと、CAS Content Collection内では約2,400万種類のPFAS分子が特定されました。
- 対照的に、より厳格な米国環境保護庁（U.S. EPA）の定義（-CF₂基または-CF₃基を少なくとも2つ必要とする）を適用した場合、PFASに分類される物質の数は約180万化合物へと大幅に減少しました。
これらの数値は、従来推定されていた1万〜1万5,000種類というPFAS化合物の数を大幅に上回っています。これは、規制の影響を受ける製品や、同等の特性を実現するために配合の変更が必要となる製品が、想定よりもはるかに多い可能性があることを意味します。私たちは、科学的または商業的に確立された重要性を持つ物質に焦点を当て、100万件以上の科学文献に登場する35万種類以上のユニークな化合物を分析しました。
PFASの低減や浄化に関する文献は経時的に増加しているものの（図2参照）、PFASの広範な使用と環境への影響を考慮すると、現在の研究量は依然として不十分です。特筆すべきは、米国がPFAS低減研究において最も影響力があり、先駆的な役割を果たしてこの分野の進歩を牽引している点です。EUや中国も主要なプレーヤーとして台頭しており、PFAS関連の課題に取り組むための研究イニシアチブを強化しています。
この状況は、PFAS汚染を低減し、環境の安全性と公衆衛生を保護するための効果的な手法を開発するべく、世界的な取り組みを強化する必要性を浮き彫りにしています。私たちの分析では、進化する規制環境と25の主要用途におけるPFASの普及状況を網羅しています。CAS Content Collectionの文献に基づき、出版物の傾向や各用途における潜在的な代替物質を特定しました。
PFAS文献における地理的変化と商業的パターン
今回の分析では、35万種類以上のユニークなPFAS化合物に言及したCAS Content Collectionの100万件の文献を調査しました。時系列分析の結果、過去70年間でジャーナル論文および特許の件数が大幅に増加していることが明らかになりました（図3参照）。世界的な厳しい規制にもかかわらず、特許とジャーナルの比率が2:3であることは、PFAS化合物が依然としてさまざまな産業用途で広く使用されていることを示しています。
これらの出版物の世界的な分布を分析した結果、米国が依然として主要な地位を占めている一方で、アジア諸国、特に中国と日本もPFASの研究および応用における重要な拠点であることが明らかになりました（図4参照）。この傾向は、これらの地域においてPFASに関する厳格な規制が存在しないことに起因している可能性があります。さらに、欧州諸国では特許公開数が少なく、これはEUにおけるPFASの選択的な禁止措置に関連して、産業界でのPFASの使用が減少傾向にあるか、あるいは抑制されていることを示唆しています。
各国の産業界による特許公開数を分析することで、各国におけるPFASの商業的利用状況を評価しました（図5参照）。特筆すべきは、日本がPFASの商業的応用において最前線にあり、米国、中国がそれに続いている点です。図5に示すこれらの国々の特許公開数の経時的分析から、中国のみがPFAS関連の商業特許を大幅に増加させている一方で、韓国を除く他のすべての国では商業的利用が鈍化していることが明らかになりました。
以下で詳述するように、これらのパターンは、複数の産業や用途におけるPFASの広範な利用と、地域ごとの規制アプローチの多様性を反映しています。
変化するPFAS規制の状況
PFASの規制は、単なる排除にとどまらない複雑な課題を突きつけており、環境や健康へのリスク低減と、不可欠な機能の維持との間で繊細なバランスをとることが求められます。PFAS化合物の多様性、毒性・残留性・生物蓄積性に関する科学的な不確実性、そして医療、防衛、火災安全といった分野におけるこれらの化学物質の重要な役割が、規制の状況を複雑にしています。
さらに、PFASの除去や代替には、検出の限界、浄化コスト、一部の重要な用途に適した代替品の欠如といった実務上の障壁が存在します。そのため、不要な用途の段階的廃止を優先しつつ、即時の排除が容認できない混乱や安全上の懸念を招く用途については慎重な移行を図るという、きめ細やかな規制アプローチが必要となります。
過去15年間、さまざまな地域でPFASを規制する動きが見られ、PFASが環境や人の健康に与える影響に対する懸念の高まりとともに、ここ5年間でその動きは加速しています（図6参照）。
米国の規制
米国環境保護庁（EPA）は、PFASを選択的に制限または禁止する措置を段階的に実施してきました。2023年、同庁はより厳格な審査プロセスを確立するための新たな枠組みを導入しました。曝露や環境放出のリスクが無視できる程度のPFASについては、基本的な物理化学的特性データを受け取り、適切に廃棄できることを確認した上で商業化が可能となります。放出の可能性が低いものの無視できないレベルのPFASについては、製造承認の前に毒性動態データなどの追加試験が求められます。
環境への放出や曝露を引き起こす可能性が高いPFAS（スプレー式の防汚剤など）については、軍事上の不可欠なニーズがある場合を除き、通常、物理的・化学的特性、毒性、環境中での運命に関する広範な試験が完了するまで、EPAは商業化を禁止しています。
EPAの2024年PFAS戦略ロードマップでは、最も広く使用され有害なPFASであるPFOAおよびPFOS、ならびにそれらの塩および構造異性体を、包括的環境対応・補償・責任法（CERCLA、通称スーパーファンド法）に基づく有害物質に指定しました。この指定により、産業界、不動産所有者、連邦機関に対して複数の報告義務や開示義務が課され、EPAはより多くの汚染現場に対処し、早期の対策を講じ、最終的な浄化を迅速に進めることが可能となりました。
また、州レベルでも多くの規制が存在し、製品の届出、製造業者や流通業者に対するコンプライアンス証明、意図的にPFASを添加した特定の製品カテゴリーの全面禁止などが義務付けられることがよくあります。カリフォルニア州、メイン州、ワシントン州などは、さまざまな消費者製品カテゴリーにおいてPFASを包括的に禁止する措置を講じています。
企業は州ごとに異なる規制への対応に苦慮する可能性がありますが、こうした動きは、強力な連邦法が存在しない中でも、市場からPFASを排除する原動力となっています。残留性の高い「永遠の化学物質」に対する国民の懸念が高まる中、連邦政府の介入を待つのではなく、より多くの州が先制的にこの問題に取り組んでいます。
EUのPFAS規制
欧州連合（EU）は、ストックホルム条約に基づき、米国よりも厳しいPFAS規制を設けているのが一般的です。加盟国も部分的な禁止措置を制定しており、例えばデンマークでは、2026年7月以降、PFASを含む衣類、履物、およびそれらの防水剤の輸入と販売がほとんどのケースで禁止されます。
欧州化学品庁（ECHA）は、現在の慣行が同様に続いた場合、今後30年間で440万トンのPFASが環境中に放出されると試算しています。このシナリオは、PFAS排出の残留性という性質上、環境および公衆衛生に重大なリスクをもたらします。その結果、2023年、ECHAはデンマーク、ドイツ、オランダ、ノルウェー、スウェーデンの欧州当局と協力し、OECDの定義に該当するすべてのPFASを（特定の免除を除き）欧州で実質的に禁止する提案を提出しました。
EUの各機関には、提案された法案に関して、雇用の喪失やサプライチェーンの混乱への懸念を含む数千件の意見が寄せられています。本稿執筆時点では、禁止措置の可能性とその経済的影響について審議が続けられています。
アジア太平洋地域の規制
ストックホルム条約は、アジア太平洋地域のPFAS規制の多くに影響を与えています。中国、日本、韓国、オーストラリア、ニュージーランドなどの国々は、PFAS物質を禁止または制限しています。しかし、これらの国々の規制状況は依然として進化を続けており、米国やEUの取り組みを反映した先進的な措置を採用する国も複数存在します。
用途別のPFAS使用パターン
概要
CASコンテンツコレクションの分析において、私たちはCASのトピックセクションに基づき、文献をさまざまな用途に分類しました。特許とジャーナルの比率が高い25の主要な用途に焦点を絞りました（図7を参照）。
その上で、フッ素含有量の特徴的なプロファイルと高い特許／ジャーナル掲載比率に基づいて選定した10の用途について、化学物質と科学的概念の関係を詳細に分析しました。
プラスチック
PFAS are incorporated into various plastic formulations to impart critical performance properties, including enhanced chemical resistance, thermal stability, and reduced friction. As seen in Figure 8, small molecules and polymers are the predominant PFAS substance classes.
従来のプラスチックにおいて、PFASは製造工程でプラスチック表面同士の接着を防ぐ離型剤やアンチブロッキング剤として機能します。PFASはプラスチック製の食品包装材に広く使用されてきましたが、食品への移行が確認されており、人体への曝露が懸念されています。食品包装材については、ポリエチレンやシリコーン樹脂・オイルなど、すでに多くの代替品が存在します。
プラスチックで頻繁に使用されるPFAS分子の機能を明らかにするため、主要な科学的概念とPFAS物質の共起関係を分析しました。図8が示すように、1107-00-2（4,4'-(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸無水物）や341-58-2（2,2'-ビス(トリフルオロメチル)-4,4'-ジアミノビフェニル）といった一部のPFAS分子は、プラスチックフィルムや光学イメージングデバイスに関する文献で顕著に取り上げられています。また、9011-17-0（ヘキサフルオロプロピレン・フッ化ビニリデン共重合体）や25067-11-2（ヘキサフルオロプロピレン・テトラフルオロエチレン共重合体）などは、カーボンブラックの配合、プラスチックフィルム、コーティング材料、膜など、複数の用途概念にわたって出現しています。
その他の用途
CASコンテンツコレクションにおけるPFAS関連文献の分析では、農薬用生物調節剤、エネルギー貯蔵・変換、写真・放射線、電子機器（特に半導体製造や電池技術におけるPFASの使用）、コーティング・インク、ゴム・合成エラストマー、冷凍・分離物質など、数多くの産業用途を調査しました。これらの用途において、低分子化合物はポリマーや塩と並ぶ主要な物質クラスの一つです。また、消費者向けカテゴリーであるエッセンシャルオイル、化粧品、繊維・織物におけるPFAS物質についても分析しました。PFASはこれらの用途で広く使用されていますが、同時に最も実行可能な代替材料が存在するカテゴリーでもあります。
特筆すべき点として、文献数において医薬品が最も一般的な用途であることが挙げられます。さまざまな薬剤、ドラッグキャリア、薬物送達システム、およびその機能研究に関連するPFASへの言及を含む文献を約56万件特定しました。しかし、医薬品用途のPFAS分子は、技術的にはOECDのPFAS定義を満たしているものの、一般的に他の長鎖PFAS分子とは異なる化学構造をしています。また、医薬品は、その治療上の重要な役割と、現時点での非フッ素系代替品の不足から、PFAS分子の「不可欠な用途」として分類されています。
これらの用途に関する詳細な議論については、レポート全文をダウンロードしてください。
PFAS廃止に向けた課題
当社のレポート全文では、PFASに関する前例のない分析を提供しており、この重要な化学物質群に対する理解を一変させるデータ主導の視点を提供しています。CASコンテンツコレクションの包括的な調査により、PFASの世界は規制や科学的な議論で一般的に理解されているよりもはるかに大きく、構造的に多様であることが明らかになりました。これは、政策立案や移行計画に重大な影響を及ぼすものです。
分析によって明らかになった構造と機能の関係は、なぜPFASがこれほどまでに産業界に深く浸透したのかを物語っています。その独自の特性は、用途の要件に合わせて特定のフッ素パターンを設計することで意図的に作り出されているのです。これがPFASの技術的価値であり、適切な代替品を見つけることが困難である理由です。
世界の規制分析からは、断片化された状況が、異なる速度とアプローチで進化していることが明らかになりました。これは多国籍企業にとって複雑なコンプライアンス環境を生み出しており、企業がさまざまな要件に適応する中で、地域的な製造やイノベーションのシフトが起こる可能性を示唆しています。例えば、EUの包括的なアプローチと米国のより選択的な連邦戦略との対比は、懸念される化学物質に対処する上での予防原則とリスクベースの規制との間の根本的な緊張関係を浮き彫りにしています。
PFASの将来は、技術革新、規制の進化、市場の変革の相互作用によって形作られるでしょう。PFASポートフォリオの構造的理解に基づき、用途に応じた包括的な戦略を策定する組織こそが、この複雑な移行期を乗り切る上で最も有利な立場に立てるはずです。技術的な実現可能性に関する証拠に基づいた評価を行い、規制に関する議論に積極的に関与する企業は、環境と公衆衛生を保護しつつ重要な技術を維持する、より効果的な政策アプローチの形成に貢献できるでしょう。
