Mere miljøvenlige flammehæmmere til e-mobilitet og elektronik

Organophosphor flammehæmmere er et muligt alternativ til bromerede flammehæmmere. Der mangler dog stadig sammenlignende livscyklusundersøgelser af denne type flammehæmmere.

Fraunhofer-instituttet for miljø-, energi- og sikkerhedsteknologi UMSICHT har nu undersøgt miljøpåvirkningen af ​​organophosphor flammehæmmere sammenlignet med bromerede flammehæmmere i plastkomponenter såsom ladestik til elbiler eller USB-C stik for første gang i et sammenligneligt liv cyklusvurdering bestilt af Clariant. Deres undersøgelse er offentliggjort i ACS Sustainable Chemistry &Engineering .

Bromerede flammehæmmere er i øjeblikket de mest udbredte, fordi de simpelthen er meget effektive - effektive at fremstille, stabile ved høje temperaturer og kan fremstilles omkostningseffektivt. De kan findes i forskellige produkter såsom biler, elektronik, tekstiler og møbler. Det globale forbrug af flammehæmmere anslås til 2,4 millioner tons1. Mere end halvdelen af ​​disse bruges i elektriske og elektroniske applikationer såsom e-mobilitet.

Imidlertid er bromerede - dvs. halogenerede - flammehæmmere problematiske:de kan påvises i jord, vand, spildevandsslam eller endda i vilde dyr. Derudover produceres der giftige emissioner, når de afbrændes. Der er derfor et presserende behov for mindre skadelige flammehæmmere.

Grøn kemi

Tidligere undersøgelser har vist, at mange fosforforbindelser i flammehæmmere er sikrere og mindre giftige end bromerede flammehæmmere. Imidlertid har holistiske og kvantificerende livscyklusstudier af disse flammehæmmere fra vugge til grav manglet indtil nu.

Fraunhofer UMSICHT har nu på vegne af Clariant for første gang sammenlignet miljøpåvirkningen af ​​flammehæmmende plast til ladestik og elektroniske enheder i en livscyklusanalyse. Samtidig er denne analyse en del af et casestudie for Europa-Kommissionen i overensstemmelse med "Safe and Sustainable by Design"-retningslinjen, som giver mulighed for livscyklusvurderinger – og ikke kun toksicitet – som et evalueringskriterium i udviklingen af kemikalier.

Virksomheden Clariant markedsfører den undersøgte flammehæmmende formulering under handelsnavnet Exolit OP 1400. Exolit OP 1400 indeholder den flammehæmmende diethylphosphinsyre (DEPAL), som blandt andet kræver gult fosfor, kaustisk soda og calciumhydroxid til produktionen.

Lavere miljøpåvirkning – højt potentiale

Forskerne kom til den konklusion, at den samlede miljøpåvirkning af Exolit OP 1400 er lavere og derfor repræsenterer et levedygtigt alternativ til konventionelle bromerede flammehæmmere i ingeniørplast.

"Brugen af ​​organophosphor flammehæmmere såsom aluminiumdiethylphosphinat (DEPAL) reducerer de negative virkninger på menneskers sundhed og miljøet betydeligt," forklarer Dr. Daniel Maga, forfatter til livscyklusvurderingen hos Fraunhofer UMSICHT. Den største miljømæssige fordel er bevarelsen af ​​ressourcer, da der ikke kræves antimontrioxid, som det er tilfældet med bromerede formuleringer.

Antimon har været et af de 14 råstoffer, der er klassificeret som kritiske af EU siden 2010. CO₂ Fosforalternativets fodaftryk er kun lidt mindre end bromerede flammehæmmere, hvilket primært skyldes den energikrævende udvinding af fosfor fra fosfatsten.

Dette kan dog reduceres ved at bruge en større andel af vedvarende energi i fosforproduktionen. Desuden er bortskaffelsen af ​​Exolit OP 1400 mindre skadelig for miljøet og vil muliggøre bedre genanvendelse i fremtiden.

Flere oplysninger: Daniel Maga et al., Toward Sustainable Fire Safety:Life Cycle Assessment of Phosphinate-Based and Brominated Flame Retardants in E-Mobility and Electronic Devices, ACS Sustainable Chemistry &Engineering (2024). DOI:10.1021/acssuschemeng.3c07096

Journaloplysninger: ACS Sustainable Chemistry &Engineering

Leveret af Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT