含氟消耗臭氧層物質(ODS)替代品等含氟新材料產業(yè)是戰(zhàn)略性新興產業(yè)的重要組成部分。中國已成為全球最大的含氟ODS替代品生產和消費國,與發(fā)達國家的差距進一步縮小,但挑戰(zhàn)仍然巨大。為盡快趕超國際,提升含氟新材料的國際話語權,“十五五”期間,我國應將第五代含氟ODS替代品開發(fā)作為高端含氟材料的突破口和“核爆點”
為應對“臭氧層破壞”和“全球變暖”兩大全球性環(huán)境問題,含氟ODS替代品一共經歷了四代產品更替,從最初的第一代氟利昂類氯氟烴物質(CFCs)逐步發(fā)展到第四代替代品氫氟烯烴類化合物(HFOs)。第一代氟利昂產品破壞臭氧層、第二代氫氯氟(HCFCs)產品既破壞臭氧層又有溫室效應、第三代氫氟烴(HFCs)產品雖不破壞臭氧層但有強溫室效應。第四代替代品HFOs具有“零ODP(臭氧層破壞潛值)、低GWP(溫室效應潛值)”的特點,因此,被認為是環(huán)境友好型的產品,現正處于大規(guī)模的生產和應用的初期階段。隨著《蒙特利爾議定書基加利修正案》的推進,HFCs的削減量越來越大,第四代替代品HFOs的用量也會越來越多,由此引起“永久化學品”全氟烷基或多氟烷基物質(PFAS)的污染問題。
三氟乙酸(TFA)正成為繼長鏈PFAS污染之后關注的新焦點。研究發(fā)現,TFA主要來源于含氟ODS替代品的降解,某些HFCs和HFOs均可不同程度地降解產生TFA。根據聯(lián)合國2023年發(fā)布的《環(huán)境影響評估小組的評估報告》中的數據,僅第三代產品HFC-134a和第四代產品HFO-1234yf制冷劑在2020年-2050年平均每年降解產生23.2萬噸TFA,預計2050年-2100年平均每年將達到69.5萬噸。2024年以來,包括德國、法國、英國等歐洲多個政府與非政府組織已就TFA展開調查并計劃采取行動。
由于PFAS具有超穩(wěn)定性和強遷移性,隨著全球“蒸餾效應”散布在整個生物圈,其中三氟乙酸(TFA)占整個PFAS污染物的90%以上,且用常規(guī)處理PFAS的手段無法去除。
目前,這一問題已引起歐洲化學品管理局的高度重視,并已成為學術界和環(huán)保專家關注的焦點?,F在,美國科慕、日本大金和旭硝子、墨西哥化學等氟化學跨國公司已經成功開發(fā)出“降解不產生TFA”的新一代含氟ODS替代品,并進入大規(guī)模應用階段。國內先進氟化工企業(yè)與美日跨國公司同時開啟了第五代ODS替代品的創(chuàng)新與開發(fā)工作,其中泉州宇極新材料科技有限公司(簡稱“泉州宇極”)擁有多項第四代ODS替代品的合成與工業(yè)化產權,開發(fā)的“環(huán)境友好型含氟絕緣氣體的催化合成技術及應用”,于2024年6月23日,通過了中國石油和化學工業(yè)聯(lián)合會在北京組織的科技成果鑒定,其開發(fā)的先進、高效綠色、具有自主知識產權的七氟異丁腈(C C?F?N)連續(xù)生產新工藝,達到了國際領先水平,并首次建成了世界100 噸/年 C?F?N工業(yè)化生產線。
同時,鑒定委員會認為,泉州宇極在國際上率先提出將一系列不降解TFA的HFOs、含氟類炔烴、環(huán)烯類結構的化合物用于制冷、發(fā)泡、清洗等領域,并實現了批量化生產,同時解決了“臭氧層破壞”“加劇全球變暖”和“降解產生TFA”三大難題,開啟了我國第五代含氟ODS替代品開發(fā)的新紀元。
由此,我國完全有可能在第五代含氟ODS替代品開發(fā)應用中,實現領跑。為加速培育這一具有全球領先水平的產業(yè),鍛造新質生產力,提出如下建議:
一、完善和加強PFAS信息披露機制。
發(fā)達國家已經初步完成關于PFAS污染物治理的技術、產業(yè)和法律準備,全面進入PFAS的替代、控制和處理階段,并在國際貿易上開始設置新的“低PFAS”壁壘。我國應該未雨綢繆,適時開展企業(yè)的PFAS信息披露機制應對全球越來越嚴格的PFAS壁壘:進一步完善、細化新污染相關領域的政策,如加強新污染物PFAS的知識普及,讓更多人了解它的危害;產品PFAS信息披露機制建設、PFAS排放標準建立;在標準領域開展相關產品的PFAS含量標準修訂;逐步禁止PFAS非必要用途;引進PFAS-free相關產品認證,建設安全放心的產品體系等。
二、全力加大含氟ODS替代品研發(fā)和應用推廣。
由于第三代和第四代含氟ODS替代品是環(huán)境中超短PFAS—TFA的主要來源,開發(fā)降解不產生TFA的第五代含氟ODS替代品迫在眉睫,而且跨國公司的知識產權壁壘讓中國在第四代受到鉗制。突破壁壘必須在技術上創(chuàng)新,開發(fā)一批具有知識產權的零ODP、低GWP且降解不產生TFA的創(chuàng)新品種及其制備和應用技術。同時,要加強智能化和自動化技術的應用,實現中國氟化工由“跟跑”“陪跑”到“領跑”的跨越。
三、全面深化對第五代含氟ODS替代品開發(fā)應用在政策上的引導和激勵。
目前,國際上針對PFAS管控的公約和國家政策越來越完善,發(fā)達國家建立起相對完整的政策法律、PFAS替代、處理與控制技術開發(fā)的體系,中國也建立了針對PFAS等新興污染物的政策體系。在新污染物治理政策體系框架下,通過一系列政策措施,如進一步完善對新污染物PFAS的法律監(jiān)管,將占比最大的TFA納入監(jiān)管體系;在國家級項目上進行政策支持;鼓勵行業(yè)開展上下游聯(lián)合攻關項目等,將第五代含氟ODS替代品開發(fā)列入重點技術攻關項目,重點解決第四代替代品成為當前PFAS新污染物源頭的問題,為實現全球綠色低碳目標做出新貢獻。
作者:上海交通大學材料科學與工程學院教授/博導 朱申敏
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