As substâncias per- e polifluoroalquil, comumente conhecidas como PFAS, representam uma classe de moléculas orgânicas sintéticas altamente fluoradas, caracterizadas por ligações carbono-flúor excepcionalmente fortes. Essas ligações criam materiais com propriedades notáveis: resistência à degradação química e física, repelência à água e ao óleo, capacidades de emulsificação e estabilidade a altas temperaturas.
Tais características tornaram as PFAS valiosas em inúmeras indústrias, incluindo produtos domésticos comuns (utensílios de cozinha antiaderentes, itens de higiene pessoal, etc.), produtos farmacêuticos, plásticos, eletrônicos, combate a incêndios, cosméticos, automotivo, aeroespacial e armazenamento de energia.
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No entanto, essas mesmas propriedades — e a força das ligações carbono-flúor — levantaram preocupações sobre a persistência ambiental das PFAS e os potenciais impactos na saúde humana. Como resultado, órgãos reguladores em todo o mundo estão respondendo com regras e restrições em evolução, e os consumidores estão exigindo cada vez mais alternativas.
Para estabelecer uma compreensão mais profunda da prevalência de PFAS em publicações científicas, realizamos pesquisas sistemáticas baseadas em estruturas químicas dentro da CAS Content CollectionTM, o maior repositório de informações científicas com curadoria humana. Nossa análise revelou diferenças marcantes na identificação de PFAS com base em diferentes definições regulatórias (veja a Figura 1):
- Seguindo as diretrizes da definição de 2021 da Organização para a Cooperação e Desenvolvimento Econômico (OCDE) (que incluem compostos contendo até mesmo um único grupo -CF₃ ou -CF₂), aproximadamente 24 milhões de moléculas de PFAS distintas foram identificadas na CAS Content Collection.
- Em contraste, ao aplicar a definição da Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos (U.S. EPA) mais rigorosa (que exige pelo menos dois grupos -CF₂ ou -CF₃), o número de substâncias classificadas como PFAS diminuiu significativamente para aproximadamente 1,8 milhão de compostos.
Esses números são significativamente maiores do que os 10.000 a 15.000 compostos de PFAS estimados como existentes, o que significa que muito mais produtos podem ser afetados por regulamentações ou precisar de mudanças de formulação para alcançar propriedades semelhantes em suas aplicações. Ao focar em substâncias com relevância científica ou comercial estabelecida, analisamos mais de 350.000 compostos exclusivos que aparecem em mais de um milhão de documentos científicos.
Apesar de um aumento distinto nas publicações sobre mitigação ou remediação de PFAS ao longo do tempo (veja a Figura 2), o volume atual de pesquisa ainda é insuficiente, dado o uso generalizado e o impacto ambiental das PFAS. É importante notar que os EUA se destacam como os mais influentes e proativos em termos de pesquisa de mitigação de PFAS, impulsionando avanços significativos neste campo. A UE e a China também emergem como atores-chave, intensificando iniciativas de pesquisa para enfrentar os desafios relacionados às PFAS.
Isso reforça a necessidade de esforços globais intensificados para desenvolver métodos eficazes de mitigação da contaminação por PFAS, garantindo assim a segurança ambiental e protegendo a saúde pública. Nossa análise abrange o cenário regulatório em evolução e a prevalência de PFAS em 25 aplicações principais. Identificamos tendências de publicação, bem como potenciais alternativas em várias aplicações, com base em documentos da CAS Content Collection.
Mudanças geográficas e padrões comerciais na literatura sobre PFAS
Em nossa análise, examinamos 1 milhão de documentos da CAS Content Collection que faziam referência a mais de 350.000 compostos de PFAS exclusivos. A análise temporal revela uma tendência de alta significativa no número de publicações em periódicos e patentes nos últimos 70 anos (veja a Figura 3). Apesar das regulamentações globais rigorosas, a proporção de 2:3 entre patentes e periódicos indica que os compostos de PFAS continuam sendo amplamente utilizados em várias aplicações industriais.
Nossa análise da distribuição global dessas publicações revela que, embora os EUA permaneçam em destaque, países asiáticos, particularmente a China e o Japão, também são centros fundamentais para a pesquisa e aplicação de PFAS (veja a Figura 4). Essa tendência pode ser resultado da ausência de regulamentações rigorosas sobre PFAS nessas regiões. Além disso, países europeus apresentam números baixos de publicação de patentes, sugerindo uma tendência de queda ou redução do uso de PFAS em setores provavelmente relacionados a um possível banimento seletivo de PFAS na UE.
O uso comercial de PFAS em vários países foi avaliado analisando o número de patentes publicadas por diversos setores nessas regiões (veja a Figura 5). Notavelmente, o Japão está na vanguarda do uso de PFAS para aplicações comerciais, seguido pelos EUA e pela China. A análise temporal na Figura 5 das publicações de patentes por esses países revela que a China é o único país que apresenta um aumento significativo em patentes comerciais relacionadas a PFAS, enquanto o uso comercial desacelerou em todos os outros países, exceto na Coreia do Sul.
Como veremos, esses padrões refletem o uso generalizado de PFAS em diversos setores e aplicações, bem como a diversidade de abordagens regulatórias em diferentes regiões geográficas.
O cenário regulatório em transformação dos PFAS
Regular os PFAS apresenta desafios complexos que vão além da simples eliminação, exigindo um equilíbrio delicado entre a redução dos riscos ambientais e de saúde e a manutenção de funções essenciais. O cenário regulatório é complicado pela diversidade de compostos PFAS, pela incerteza científica quanto à sua toxicidade, persistência e bioacumulação, e pelo papel crítico desses produtos químicos em setores como saúde, defesa e segurança contra incêndios.
Além disso, existem barreiras práticas no processo de remoção ou substituição de PFAS, incluindo limitações de detecção, custos de remediação e a falta de alternativas adequadas para algumas aplicações críticas. Isso exige abordagens regulatórias diferenciadas que priorizem a eliminação gradual de usos não essenciais, enquanto gerenciam transições cuidadosas para aplicações onde a eliminação imediata causaria interrupções inaceitáveis ou preocupações com a segurança.
Diferentes áreas geográficas tomaram medidas para regular os PFAS nos últimos 15 anos, com a atividade aumentando nos últimos cinco anos à medida que crescem as preocupações públicas sobre os efeitos dos PFAS no meio ambiente e na saúde humana (veja a Figura 6).
Regulamentações dos EUA
A EPA dos EUA implementou medidas para restringir ou banir seletivamente os PFAS ao longo do tempo. Em 2023, a agência introduziu uma nova estrutura para estabelecer um processo de revisão mais rigoroso: PFAS com risco negligenciável de exposição e liberação ambiental podem ser comercializados após o recebimento de dados básicos de propriedades físico-químicas e a garantia de que os PFAS possam ser descartados adequadamente. PFAS com potencial de liberação baixo, mas não negligenciável, exigem testes adicionais, como dados toxicocinéticos, antes da aprovação de fabricação.
Para PFAS com probabilidade de causar liberações ou exposições ambientais significativas (como protetores contra manchas aplicados por spray), a EPA geralmente proíbe a comercialização até que testes extensivos sobre propriedades físicas/químicas, toxicidade e destino ambiental sejam concluídos, a menos que exista uma necessidade militar crítica.
O Roteiro Estratégico de PFAS de 2024 da EPA designou os dois PFAS mais amplamente utilizados e prejudiciais, PFOA e PFOS, bem como seus sais e isômeros estruturais, como substâncias perigosas sob a Lei Abrangente de Resposta, Compensação e Responsabilidade Ambiental (CERCLA, comumente conhecida como Superfund). Essa designação levou a vários requisitos de notificação e obrigações de divulgação para a indústria, proprietários de imóveis e agências federais, permitindo que a EPA trate de mais locais contaminados, tome medidas precoces e acelere limpezas eventuais.
Existem também muitas regulamentações estaduais que frequentemente exigem notificações de produtos, certificações de conformidade para fabricantes e distribuidores, e proibições diretas de certas categorias de produtos com PFAS adicionados intencionalmente. Califórnia, Maine, Washington e outros implementaram proibições abrangentes de PFAS em várias categorias de produtos de consumo.
As empresas podem enfrentar dificuldades com as variadas regulamentações estaduais, mas essas ações estão afastando o mercado dos produtos químicos PFAS, apesar da falta de leis federais fortes. À medida que a preocupação pública com esses "produtos químicos eternos" persistentes aumenta, mais estados estão abordando a questão de forma proativa, em vez de esperar por uma intervenção federal.
Regulamentações de PFAS da UE
A União Europeia (UE) geralmente possui restrições mais rigorosas sobre PFAS do que os EUA sob a Convenção de Estocolmo. Os estados-membros também promulgaram proibições parciais, como a Dinamarca, onde a importação e venda de roupas, calçados e seus agentes impermeabilizantes contendo PFAS serão proibidas na maioria dos casos a partir de julho de 2026.
A Agência Europeia de Produtos Químicos (ECHA) estima que, se as práticas atuais continuarem da mesma forma, 4,4 milhões de toneladas métricas de PFAS serão descartadas no meio ambiente nas próximas três décadas. Esse cenário representa riscos substanciais para a saúde ambiental e pública devido à natureza persistente das emissões de PFAS. Como resultado, em 2023, a ECHA colaborou com autoridades europeias da Dinamarca, Alemanha, Holanda, Noruega e Suécia para apresentar uma proposta que baniria efetivamente todos os PFAS que se enquadram na definição da OCDE (com certas isenções) na Europa.
As agências da UE receberam milhares de comentários sobre a legislação proposta, incluindo preocupações com possíveis perdas de empregos e interrupções na cadeia de suprimentos. Até o momento, as deliberações continuam sobre um possível banimento e quaisquer implicações econômicas.
Regulamentações na Ásia-Pacífico
A Convenção de Estocolmo influencia grande parte das regulamentações sobre PFAS na região da Ásia-Pacífico. Países como China, Japão, Coreia do Sul, Austrália e Nova Zelândia proibiram ou restringiram substâncias PFAS. No entanto, o cenário regulatório nesses países continua a evoluir, com vários deles adotando medidas progressivas que espelham as abordagens seguidas nos EUA e na UE.
Padrões de uso de PFAS por aplicação
Visão geral
Em nossa análise da CAS Content Collection, classificamos as publicações em várias aplicações com base nas seções temáticas da CAS. Restringimos nosso foco a 25 aplicações principais com base em sua alta proporção de patentes por artigos científicos (veja a Figura 7).
A partir daí, conduzimos uma análise aprofundada das relações entre substâncias químicas e conceitos científicos em 10 aplicações selecionadas, escolhidas com base em seus perfis distintos de conteúdo de flúor e maiores proporções de patentes por artigos científicos.
Plásticos
Os PFAS são incorporados em várias formulações plásticas para conferir propriedades de desempenho críticas, incluindo maior resistência química, estabilidade térmica e redução de atrito. Como visto na Figura 8, moléculas pequenas e polímeros são as classes de substâncias PFAS predominantes.
Em plásticos convencionais, os PFAS funcionam como agentes desmoldantes e aditivos antibloqueio que evitam a adesão entre superfícies plásticas durante a fabricação. Os PFAS têm sido usados extensivamente em embalagens plásticas de alimentos, onde foi constatado que migram para os alimentos, levantando preocupações sobre a exposição humana. Já existem inúmeras alternativas para embalagens de alimentos, como polietileno e resinas e óleos de silicone.
Para descobrir as funções das moléculas de PFAS usadas com frequência em plásticos, analisamos a coocorrência de conceitos científicos importantes e substâncias PFAS. Como a Figura 8 mostra, algumas moléculas de PFAS, como 1107-00-2 (anidrido 4,4-(hexafluoro-isopropilideno)diftálico) e 341-58-2 (2,2’-bis(trifluorometil)-4,4’-diaminobifenil), aparecem com destaque em publicações que discutem filmes plásticos e dispositivos de imagem óptica. Outras, como 9011-17-0 (copolímero de hexafluoropropileno-fluoreto de vinilideno) e 25067-11-2 (copolímero de hexafluoropropileno-tetrafluoroetileno), aparecem em vários conceitos de aplicação, como incorporação de negro de fumo, filmes plásticos, materiais de revestimento e membranas.
Outras aplicações
Em nossa análise da literatura relacionada a PFAS na CAS Content Collection, examinamos inúmeras aplicações industriais, incluindo biorreguladores agroquímicos; armazenamento e conversão de energia; fotografia e radiação; eletrônicos, especificamente o uso de PFAS na fabricação de semicondutores e tecnologias de bateria; revestimentos e tintas; borracha e elastômeros sintéticos; e substâncias de refrigeração e separação. Moléculas pequenas são uma das principais classes de substâncias nessas aplicações, juntamente com polímeros e sais. Também analisamos substâncias PFAS nas categorias de consumo de óleos essenciais e cosméticos, além de têxteis e tecidos. Os PFAS são usados extensivamente nessas aplicações, mas essas categorias também possuem os materiais de substituição mais viáveis.
É importante notar que os produtos farmacêuticos são numericamente a aplicação mais prevalente na literatura. Encontramos quase 560.000 documentos que incluem uma referência a PFAS relacionada a vários medicamentos, transportadores de fármacos, sistemas de administração de medicamentos e o estudo de suas funções. No entanto, as moléculas de PFAS em aplicações farmacêuticas geralmente apresentam estruturas químicas diferentes de outras moléculas de PFAS de cadeia longa, embora tecnicamente atendam à definição de PFAS da OCDE. Os produtos farmacêuticos também estão sendo classificados como "uso essencial" de moléculas de PFAS devido ao seu papel crítico nos medicamentos e à atual falta de alternativas não fluoradas.
Para uma discussão aprofundada sobre essas aplicações, faça o download do relatório completo.
Desafios na eliminação gradual dos PFAS
Nosso relatório completo oferece uma análise sem precedentes sobre PFAS, proporcionando uma perspectiva baseada em dados que transforma nossa compreensão dessa classe química crítica. Nosso exame abrangente da CAS Content Collection revela que o universo dos PFAS é substancialmente maior e estruturalmente mais diversificado do que se entende comumente no discurso regulatório e científico, com implicações significativas para o desenvolvimento de políticas e o planejamento de transição.
As relações estrutura-função descobertas em nossa análise demonstram por que os PFAS se tornaram tão profundamente integrados em todos os setores — suas propriedades únicas são projetadas deliberadamente por meio de padrões específicos de flúor adaptados aos requisitos de aplicação. Isso explica seu valor técnico e o desafio de encontrar alternativas adequadas.
Nossa análise regulatória global revela um cenário fragmentado que evolui em ritmos diferentes e com abordagens distintas. Isso cria um ambiente de conformidade complexo para operações multinacionais e sugere que mudanças regionais na fabricação e inovação são prováveis à medida que as empresas se adaptam a requisitos variáveis. O contraste entre a abordagem abrangente da UE, por exemplo, e a estratégia federal mais seletiva dos EUA destaca a tensão fundamental entre princípios de precaução e regulamentação baseada em risco ao lidar com produtos químicos de preocupação emergente.
O futuro cenário dos PFAS será moldado pela interação entre inovação técnica, evolução regulatória e transformação do mercado. As organizações que desenvolverem estratégias abrangentes e específicas para cada aplicação, com base na compreensão estrutural de seu portfólio de PFAS, estarão melhor posicionadas para navegar nessa transição complexa. Aquelas que se envolverem proativamente em discussões regulatórias com avaliações baseadas em evidências sobre a viabilidade técnica ajudarão a moldar abordagens políticas mais eficazes que protejam a saúde ambiental e pública, preservando tecnologias críticas.
