PFAS（ペルフルオロアルキル物質およびポリフルオロアルキル物質）は、高度にフッ素化された人工有機化合物の一群であり、非常に強力な炭素-フッ素結合を特徴としています。この結合により、化学的・物理的劣化への耐性、撥水・撥油性、乳化能力、高温安定性といった卓越した特性を有する材料が作られます。
このような特性により、PFASは、一般的な家庭用品（焦げ付き防止調理器具、パーソナルケア用品など）、医薬品、プラスチック、エレクトロニクス、消防、化粧品、自動車、航空宇宙、エネルギー貯蔵など、多くの業界で価値のあるものとなっています。
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しかし、これらの特性、そして炭素とフッ素の結合の強さから、PFASが環境中に残留し、人体への健康影響の可能性について懸念が生じています。その結果、世界中の規制当局は規則や制約を進化させて対応しており、代替手段を求める消費者の声が高まっています。
科学文献におけるPFASの普及状況を深く理解するため、私たちは人間がキュレートした世界最大の科学情報リポジトリであるCASコンテンツコレクションTM内で、体系的な化学構造ベースの検索を実施しました。分析の結果、規制定義の違いに基づくPFASの同定に顕著な差異が明らかになりました（図1参照）。
- 経済協力開発機構（OECD）の2021年の定義ガイドライン（1 つの-CF₃または-CF₂基を含む化合物も含む）に従うと、CASコンテンツコレクション内で約2,400万個の異なる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（少なくとも2つの-CF₂または-CF₃基を必要とする）を適用すると、PFASとして分類される物質の数は大幅に減少し、約180万化合物となりました。
これらの数字は、存在すると推定される10,000 ～ 15,000のPFAS化合物よりも大幅に多く、はるかに多くの製品が規制の影響を受けるか、または用途において同様の特性を実現するために配合の変更が必要になる可能性があることを意味します。科学的または商業的関連性が確立された物質に焦点を当て、私たちは100万件を超える科学文書に登場する350,000を超える固有の化合物を分析しました。
時間の経過とともにPFASの緩和または修復に関する出版物の増加が明らかに見られるにもかかわらず（図2参照）、PFASの広範な使用と環境への影響を考えると、現在の研究の量は依然として不十分です。注目すべきは、米国がPFAS軽減リサーチにおいて最も影響力があり、積極的で、この分野の大きな進歩を推進していることです。EUと中国も主要なプレーヤーとして浮上し、PFAS関連の課題に取り組むための研究活動を強化しています。
このことは、PFAS汚染を軽減する効果的な方法を開発し、環境の安全性を確保し、公衆衛生を守るために、グローバルな取り組みを強化する必要性を強調しています。当社の分析は、変化し続ける規制環境と主要25分野におけるPFASの浸透状況を対象としています。さらに、CAS コンテンツコレクションに収録された文献に基づき、各分野における発表動向と代替の可能性も特定しました。
PFAS文献における地理的変化と商業パターン
私たちの分析では、CAS コンテンツコレクションから350,000種類を超える固有のPFAS化合物を参照する100万件の文書を調査しました。時系列分析により、過去70年間でジャーナルと特許の出版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）。厳しい世界的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すると、米国が依然として主要な国である一方で、アジア諸国、特に中国と日本もPFASの研究と応用の重要な中心地であることがわかります（図4参照）。この傾向は、これらの地域で厳格なPFAS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件数が低く、産業分野におけるPFASの使用減少傾向または使用縮小を示唆しており、これはEUにおけるPFASの選択的禁止の可能性に関連していると考えられます。
各国におけるPFASの商業利用については、これらの地域で各業界から公開された特許件数を分析することで評価しました（図5参照）。特に、日本は商業用途におけるPFAS使用の最前線にあり、米国と中国が続いています。図5に示す各国の特許公開件数の時系列分析からは、中国のみがPFAS関連の商業特許において顕著な増加を示している一方、韓国を除く他の国々では商業利用が減速していることが明らかになりました。
これらのパターンは、複数の産業や用途におけるPFASの広範な使用と、地理的地域全体における規制アプローチの多様性を反映していることがわかります。
変化するPFAS規制の状況
PFASの規制は単純な除去を超えた複雑な課題を伴い、本質的な機能を維持しながら環境リスクと健康リスクを低減するという微妙なバランスが求められます。PFAS化合物の多様性、その毒性、持続性、生体内蓄積に関する科学的な不確実性、そしてヘルスケア、防衛、防火などの分野でこれらの化学物質が果たす重要な役割によって、規制の状況は複雑になっています。
さらに、PFASを除去または代替するプロセスには、検出の限界、修復コスト、一部の重要なアプリケーションに適した代替品の不足など、現実的な障壁が存在します。このため、必須でない用途の段階的な廃止を優先する一方で、即時の廃止によって許容できない混乱や安全上の懸念が生じる用途については慎重な移行を管理する、規制のアプローチが必要となります。
過去15年間にわたり、さまざまな地域でPFASを規制する措置が講じられてきましたが、PFASが環境や人間の健康に及ぼす影響について国民の懸念が高まるにつれて、過去5年間で活動が増加しています（図6を参照）。
米国の規制
米国環境保護庁は、PFASを段階的に選択的に制限または禁止する措置を実施してきました。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。これにより、暴露および環境放出リスクが無視できるPFASは、基本的な物理化学的特性データを受け取り、PFASが適切に廃棄できることが保証された後に商品化できるようになります。放出の可能性は低いけれども無視できないPFASについては、製造承認前に毒物動態データなどの追加テストが必要です。
重大な環境放出や曝露を引き起こす可能性のあるPFAS（スプレー塗布式の防染剤など）については、軍事上の必要性がない限り、EPAは通常、物理的・化学的特性、毒性、環境運命に関する広範な試験が完了するまで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、最も広く使用されている2つの有害なPFAS、PFOAとPFOS、およびそれらの塩と構造異性体が、包括的環境対策・補償・責任法（CERCLA、一般にスーパーファンド法として知られる）に基づく戦略的な有害物質として指定されました。この指定により、業界、土地所有者、連邦政府機関にいくつかの報告要件と開示義務が生じ、EPAはより多くの汚染された場所に対処し、早期に行動を起こし、最終的な浄化を迅速に行うことができます。
また、州レベルの規制も数多く存在し、製品に関する通知、製造業者および販売業者に対するコンプライアンス認証、および意図的にPFASが添加された特定の製品カテゴリーの全面禁止を義務付けています。カリフォルニア州、メイン州、ワシントン州などでは、さまざまな消費者向け製品カテゴリーでPFASの包括的な禁止を実施しています。
企業は州ごとの規制の違いに苦慮するかもしれませんが、こうした動きは強力な連邦法がないにもかかわらず、市場をPFAS化学物質から遠ざけています。これらの残留性の高い「フォーエバー・ケミカル」に対する公衆の懸念が高まるにつれ、連邦政府の介入を待つのではなく、積極的にこの問題に取り組む州が増えています。
EUのPFAS規制
欧州連合（EU）は、一般的にストックホルム条約に基づき、PFASに対して米国よりも厳しい規制を設けています。加盟国も部分的な禁止措置を施行しており、デンマークでは2026年7月以降、PFASを含む衣料品、履物、防水剤の輸入と販売がほとんどの場合で禁止される予定です。
欧州化学物質庁（ECHA）は、現在の慣行が同様の方法で継続された場合、今後30年間で440万トンのPFASが環境に排出されると推定しています。このシナリオは、PFAS排出の持続的な性質により、環境と公衆衛生に重大なリスクをもたらします。その結果、2023年に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て、OECDの定義に適合するすべてのPFAS（特定の例外を除く）を欧州で実質的に禁止する提案を提出しました。
EU当局には、潜在的な雇用損失やサプライチェーンの混乱に対する懸念など、法案に関する数千件の意見が寄せられています。本稿執筆時点では、禁止の可能性とそれがもたらす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では、PFAS物質が禁止または制限されています。しかし、これらの国の規制の状況は進化を続けており、米国とEUで採用されているアプローチを反映した進歩的な措置を採用している国もあります。
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では、CASのセクションに基づいて出版物をさまざまな用途に分類しました。私たちは、特許と雑誌の比率が高いことから、25の主要な用途に焦点を絞りました（図7参照）。
そこから、特徴的なフッ素含有プロファイルと特許/学術誌での高い発表比率を基準に選定した10の応用分野について、化学物質と科学的概念との関係性を詳細に分析しました。
プラスチック
PFAS は、耐化学薬品性、熱安定性、摩擦低減などの重要な性能特性を付与するために、さまざまなプラスチック配合物に組み込まれています。図8に示すように、PFASの主な物質クラスは低分子化合物とポリマーです。
従来のプラスチックでは、PFASは離型剤や、製造工程においてプラスチック表面間の付着を防ぐブロッキング防止添加剤として機能しています。PFASはプラスチック製食品包装材に広く使用されてきましたが、食品中へ移行することが確認され、人体への曝露が懸念されています。食品包装用途については、ポリエチレンやシリコーン樹脂・オイルなど、すでに多数の代替材が存在します。
プラスチックに頻繁に使用されるPFAS分子の機能を明らかにするために、主要な科学的概念とPFAS物質の共起を分析しました。図8が示すように、PFASの中には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）などが、プラスチックフィルムや光学イメージング装置に関する文献で大きく取り上げられています。一方で、9011-17-0（フッ化ビニリデン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体）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）は、カーボンブラックの添加、プラスチックフィルム、塗料材料、膜といった複数の応用概念にまたがって登場しています。
その他の用途
CASコンテンツコレクションのPFAS関連文献の分析では、農薬のバイオレギュレーター、エネルギーの貯蔵と変換、写真と放射線、電子機器、特に半導体製造とバッテリー技術におけるPFASの使用、コーティングとインク、ゴムと合成エラストマー、冷蔵および分離物質など、数多くの産業用途を調査しました。低分子は、ポリマーや塩とともに、これらの応用分野における主要な物質クラスの1つです。また、消費者カテゴリーである精油、化粧品、繊維・織物中のPFAS物質も分析しました。PFASはこれらの用途で広く使用されていますが、これらのカテゴリーには最も現実的な代替材料もあります。
文献において、製薬が数的に最も普及している応用分野であることは注目に値します。私たちは、様々な医薬品、薬剤担体、薬剤送達システム、およびそれらの機能に関する研究に関連して、PFASへの言及を含む文書を約56万件発見しました。しかし、医薬用途で用いられるPFAS分子は、技術的にはOECDのPFAS定義を満たすものの、他の長鎖型PFAS分子とは一般に異なる化学構造を持っています。また医薬品は、薬剤における重要な役割と、現時点で非フッ素化代替品が存在しないことから、PFAS分子の「必須用途」として分類されています。
これらの用途の詳細な議論については、完全版レポートをダウンロードしてください。
PFASの段階的廃止における課題
当社の完全版レポートは、PFASに関する前例のないデータ分析を提供し、この重要な化学物質クラスに対する理解を一変させるデータ主導の視点を提供します。CAS コンテンツコレクションを包括的に調査した結果、PFAS の世界は、規制および科学の議論で一般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、政策策定や移行計画に重大な影響を及ぼします。
私たちの分析で明らかになった構造と機能の関係は、PFASがなぜさまざまな業界に深く浸透しているのかを示しています。PFASのユニークな特性は、用途の要件に合わせて調整された特定のフッ素パターンを通じて意図的に設計されています。これは、それらの技術的価値と、適切な代替品を見つけることの難しさを説明しています。
当社のグローバル規制分析によれば、規制環境は分断化が進み、異なる速度とアプローチで進化しています。これは、多国籍企業の事業に対して複雑なコンプライアンス環境を生み出し、企業がさまざまな要件に適応するにつれて、地域的な製造およびイノベーションのシフトが起こる可能性が高いことを示唆しています。たとえば、EUの包括的なアプローチと、より選択的な米国の連邦戦略との間の対比は、新たな懸念のある化学物質に対処する際の予防原則とリスクに基づく規制の間の根本的な緊張を浮き彫りにしています。
将来のPFASの状況は、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いて包括的かつ用途特化型の戦略を策定する組織は、この複雑な移行を乗り切るのに最適な立場に立つことになります。技術的実現可能性に関する証拠に基づく評価を基に、規制に関する議論に積極的に関与する組織は、重要な技術を維持しつつ環境と公衆衛生を保護する、より効果的な政策アプローチの形成に貢献するでしょう。
