RAZISKAVE IN RAZVOJ Papir za revijo PAPIR je prispevala papirnica GORIČANE, tovarna papirja Medvode d.d.; Sora press cream 80 g/m 2 za notranjost in Sora matt plus 150 g/m 2 za naslovnico 41 ¡ | Jesen 2021 | 26 | XLIX PFAS v materialih v stiku z živili: Grožnja čistemu in varnemu krožnemu gospodarstvu PFAS in food contact materials: A threat to a clean and safe circular economy IZVLEČEK Plastiko za enkratno uporabo nadomeščata papir in kartonska embalaža, ki sta v več kot polovici primerov prevlečena s per- in polifluoriranimi alkilnimi snovmi (PFAS). Poleg resnih skrbi za zdravje ljudi, ki so posledica njihovega prenosa v hrano in poznejšega zaužitja, se PFAS v papirnatih izdelkih ohranijo tudi med kompostiranjem, kompost iz teh papirnih izdelkov za enkratno uporabo pa je nevaren zaradi visokih koncentracij PFAS. To je v nasprotju s ključnimi cilji prepovedi plastike za enkratno uporabo in povzroča še druge nepričakovane učinke na zdravje in okolje. Danska je julija 2020 kot prva evropska država z uredbo prepovedala uporabo PFAS za materiale namenjene za stik z živili, julija letos pa so države članice EU Nemčija, Danska, Nizozemska, Švedska in Norveška tudi uradno obvestile Evropsko agencijo za kemikalije (ECHA) o svoji nameri, da predložijo omejevalno dokumentacijo. Članice EU so si enotne, da uporaba PFAS povzroča nepopravljivo škodo za okolje in ljudi, kar se spet kaže v potrebi po vzpostavitvi enotne regulative za materiale namenjene za stik živili na področju Evrope. Ključne besede: embalaža, stik z živili, PFAS, zdravje, okolje, prepoved ABSTRACT Paper and cardboard packaging, which is coated with per- and polyfluorinated alkyl substances (PFAS) in more than half of cases, are replacing disposable plastic. In addition to serious human health concerns resulting from their transfer to food and subsequent ingestion, PFAS in paper products are also retained during composting, and compost from these disposable paper products is dangerous due to high levels of PFAS. This runs counter to the key objectives of banning single-use plastics and has other unexpected effects on health and the environment. Denmark was the first European country to ban the use of PFAS in food contact materials by regulation in July 2020, and in July this year, certain EU Member States, i.e. Germany, Denmark, the Netherlands, Norway and Sweden, notified the European Chemicals Agency (ECHA) of their intention to submit restrictive documentation. EU Member States agree that the use of PFAS causes irreparable damage to the environment and people, which is again reflected in the need to establish uniform regulations for food contact materials in Europe. Keywords: packaging, food contact, PFAS, health, environment, restriction 1. Uvod PFAS, okrajšava za per- in polifluorirane al- kilne snovi, se že od petdesetih let 20. stoletja uporabljajo v papirni industriji, kjer služijo kot premazi za papirno in kartonsko embalažo, ki preprečujejo, da bi papirni material vpijal maš- čobe, vodo, vlago ali tiskarske barve (1). Med drugim PFAS dodajajo papirnim izdelkom, na- menjenim shranjevanju vročih, mastnih živil, zlasti tistim, ki so namenjeni segrevanju ali dalj- šemu skladiščenju. Primeri vključujejo papir in karton za hitro prehrano, mikrovalovno pečico, vrečke za pokovko, papir za peko, papir za sendviče in maslo, papir za čokolado, papir za suho hrano in hrano za hišne živali. 2. Značilnosti PFAS PFAS so običajno karbonilne ali sulfonske ki- sline s popolnoma fluoriranimi alkilnimi skupi- nami različnih dolžin. Po podatkih OECD ob sta - ja vsaj 4730 različnih PFAS z najmanj tremi perf- luoriranimi atomi ogljika (2). Podskupina, fluo- rosurfaktanti ali fluorirane površinsko aktivne snovi, imajo fluoriran “rep”, ki je hidrofobne narave, in hidrofilno “glavo” ter so zato povr- šinsko aktivne snovi. Učinkovitejše so pri zmanj- ševanju površinske napetosti vode kot primer- ljive ogljikovodikove površinsko aktivne snovi. Vključujejo perfluorosulfonske kisline, kot je perfluoro-1-oktan sulfonska kislina (PFOS) in perfluorokarboksilne kisline, kot je perfluoro-n- oktanojska kislina (PFOA). Ko pridejo PFAS kemikalije v stik s prstjo, je njihova usoda odvisna od dolžine verige in po- larnosti koncev verige. Dolge verige (≥C8) so te- žje in močno lipofilne, kar pomeni, da se težje razgradijo in je zato njihova življenjska doba bi- stveno daljša in se zato močneje bioakumilirajo v okolje (3). Medtem so estri in krajše verige bolj mobilni v vodi in se lažje razgradijo v naravi, rastline pa jih posledično lažje porabijo za svojo rast (4). Kovalentne vezi ogljik-fluor imajo eno naj- večjih energij vezi v naravi (5). Moč vezi ogljik- fluor tako naredi kemikalije PFAS izjemno sta- bilne v okolju in odporne na termično razgrad- njo, hidrolizo, fotolizo ter biorazgradnjo (6). Po- sledično je zelo verjetno, da skoraj vsi proizve- deni PFAS ali njihovi končni izdelki, ki vsebujejo vezi C-F , še vedno ostajajo v neki obliki v našem okolju (7), s čimer je skupina PFAS kemikalij pri- služila ime, “večne kemikalije”. Obstaja le ne- kaj kemikalij PFAS, proizvedenih z različnimi raz- gradljivimi delci na osnovi ogljika. Takšne mole- kule se lahko delno biološko razgradijo ali ke- mično razgradijo v okolju in tvorijo zelo stabilne končne produkte, kot sta perfluoroalkil ali perf- luoroalkil (poli) etrske kisline (8). Slika 1: Shema premaza PFAS in orientacija na površini vlaken. Kemikalije PFAS prekrivajo površino vlaken in omogočajo odpornost papirja in kartona na olje in vodo. Figure 1: PFAS coating scheme and fibre surface orientation. PFAS chemicals cover the surface of fibres, and make paper and cardboard resistant to oil and water. Mateja Zajc RAZISKAVE IN RAZVOJ Papir za revijo PAPIR je prispevala papirnica GORIČANE, tovarna papirja Medvode d.d.; Sora press cream 80 g/m 2 za notranjost in Sora matt plus 150 g/m 2 za naslovnico 42 ¡ | Jesen 2021 | 26 | XLIX Vrste in koncentracije PFAS v embalaži za ži- vila se med državami in proizvajalci razlikujejo. Zabaleta in sodelavci (9) so identificirali 46 ra- zličnih fluorokemikalij v vrečkah za pokovko iz 17 držav. Prav tako so testirali več kot 400 ra- zličnih papirnih embalaž namenjenih za stik z živili in odkrili PFAS v zavitkih za sladice in kruh (56 %), ovojih za sendviče in burgerje (38 %) in kartonu (20 %) (10). 3. Uredbe na področju omejevanja PFAS za papir in karton namenjen za stik z živili V državah, kjer je regulativa na področju PFAS urejena, je zaznati ogromen učinek pre- povedi. Tako je na primer raziskava pokazala, da na Danskem, kjer so julija 2020 prepovedali PFAS, ni bilo zaznati PFAS niti v enem od vzorcev papirnatih vrečk za ocvrti krompirček (11). Medtem je na Češkem in Angliji pri vzorcih iz iste verige ponudnikov hitre prehrane zaznati namerno uporabo PFAS. Rezultati študije kažejo na to, da uredba učinkovito deluje in vodi pod- jetja k razvoju in uporabi alternativnih materia- lov. Na Danskem jim je tako uspelo nadomestiti PFAS v skladu z zakonodajo (12). 4. Onesnaženje s PFAS Najnovejše študije kažejo na izzive, ki se ka- žejo zaradi prekomerne uporabe PFAS na po- dročju reciklaže in krožnega gospodarstva (11). Namreč v vseh testiranih vzorcih embalaže za stik z živili, kjer niso bile načrtno uporabljene kemikalije, ki temeljijo na PFAS, so kljub vsemu zaznali PFAS v sledovih. Včasih je stopnja kon- taminacije celo presegla mejno vrednost pred- pisano s strani danske oblasti. To kaže na kon- taminacije s PFAS , bodisi v fazi proizvodnje ali s strani dobaviteljev. Do kontaminacije s PFAS lahko pride v fazi proizvodnje, na primer preko uporabe tiskarskih barv, ki uporabljajo PFAS ke- mijo, ali pa preko uporabe recikliranih vlaken (13), kar se je izkazalo pri številnih od testiranih vzorcev. Kontaminacije s PFAS med proizvodnjo tako predstavljajo velik problem, ki ga je treba nasloviti in čim prej odpraviti, da ne bo še naprej Slika 3: PFAS zelo dobro odbijajo maščobo in so odlična folija za mastno hrano. Figure 3: PFAS repel fat very well and are an excellent foil for fatty foods. Slika 2: Tabela nekaterih pogosto uporabljenih vrst PFAS v papirni embalaži namenjeni za stik z živili Figure 2: Table of some commonly used types of PFAS in paper packaging intended for food contact *Substance of Very High Concern Slika 4: Pregled stanja aktualnih priporočil in aktivnosti na področju preprečevanja uporabe PFAS v embalaži, namenjeni za stik z živili po Evropi in svetu Figure 4: Overview of current recommendations and activities related to preventing the use of PFAS in packaging intended for contact with food in Europe and worldwide Acronym Chemical name* Carbon Chain Length PFAS Poly- or per- fluorinated alkyl substances C2-C20 PFAC Pertluoroalkyl carboxylic acids C2-C20 PAA Perfluoroalkyl acids C2-C20 PAP Polyfluoroalkly phosphoric acids C2-C20 PFBS Pertluorobutanesulfonic acid C4 PFHxA Perfluorohexanoic acid C6 PFOA Perfluorooctanoic acid C8 PFOS Pertluorooctyl sulfonate C8 Gen-X Recently produced short-chain PFAS C2-C7 Place Compound Restrictions Effective date Canada PFOS, PFOA (C8) Restricted 2018 USA PFOS, PFOA (C8) Voluntary production ban 2011 EU Gen-X To be regulated under REACH 2020 PFBS (C4) SYHC* 2020 Entire group of PFAS Proposed regulation under REACH 2020 Netherlands, Norway, Sweden, Germany, Denmark Entire group of PFAS Proposed regulation under REACH 2020 Denmark Entire group of PFAS Ban on food contact materials 2020 Germany PFHxA (C6) Proposed REACH restrictions 2018 Maine Entire group of PFAS Ban on food contact matetials 2019 Washington Entire group of PFAS Ban on food contact matetials 2018 California Entire group of PFAS Considering biomonitoring 2015 San Francisco Entire group of PFAS Ban on food contact materials 2020 RAZISKAVE IN RAZVOJ Papir za revijo PAPIR je prispevala papirnica GORIČANE, tovarna papirja Medvode d.d.; Sora press cream 80 g/m 2 za notranjost in Sora matt plus 150 g/m 2 za naslovnico 43 ¡ | Jesen 2021 | 26 | XLIX prihajalo do nenamernih kontaminacij znotraj oskrbovalne verige. Kljub številnim dokazom in pozivom znan- stvene skupnosti se PFAS še vedno zelo pogosto uporablja v embalaži za hrano po vsej Evropi. Namerno obdelavo embalaže za hrano s PFAS so dokazali pri vzorcih vseh šestih evropskih držav, vključenih v študijo. Le-ti vključujejo vzor- ce embalaže za stik z mastno hrano iz obiskanih velikih svetovnih ali nacionalnih verig hitre pre- hrane (npr. McDonald’s, KFC …). Vendar pa je treba poudariti, da uporaba PFAS v embalaži za živila ni omejena le na verige hitre prehrane. Študija kaže, da se nanaša tudi na mala živilska podjetja, ki strežejo hrano z namiznim priborom za enkratno uporabo, ki je oglaševan kot okolju prijazen. Ta študija povečuje težo dokazov, da so PFAS vse pogosto prisotni tudi v embalaži za živila iz trajnostnih rastlinskih vlaken in v nam- iznem priboru, ki se prodaja kot trajnostna al- ternativa plastični embalaži za enkratno upora- bo (14). Embalaža, ki se oglašuje kot bioraz- gradljiva in primerna za kompostiranje, veliko- krat bodisi zaradi namerne ali nenamerne upo- rabe PFAS vsebuje biološko zelo obstojne in zdravju škodljive PFAS. Rezultati študij so močno zaskrbljujoči in kažejo na potrebo po čim hitrej- šem sistematičnem ukrepanje na območju ce- lotne Evrope in sveta. 5. Zaključek Ugotovitve številnih študij kažejo na razšir- jeno uporabo in kontaminacijo s PFAS v emba- laži namenjeni za stik z živili in embalaži za en- kratno uporabo po vsej Evropi. Le-to bi naj po definiciji uporabljali zelo malo časa in nato za- vrgli. To je v nasprotju z izjemno obstojnostjo vseh kemikalij PFAS. Danska prepoved uporabe PFAS kaže, da so na voljo varne alternative, zato je nadaljnja uporaba PFAS tipičen primer nepo- trebne uporabe, ki je v nasprotju z doseganjem ciljev zelenega krožnega gospodarstva. Ker so PFAS kemikalije globalna grožnja, je skrajni čas, da nacionalne vlade in evropske institucije ome- jijo uporabo PFAS kot celoto. LITERATURA (1) Glüge, J., et al., An overview of the uses of per- and polyfluoroalkyl substances (PFAS). Environmental Science: Processes & Impacts, 2020. 22(12): p. 2345–2373. (2) OECD (2020), PFASs and Alternatives in Food Packaging (Paper and Paperboard) Report on theCommercial Availability and Current Uses, OECD Series on Risk Management, No. 58, Environment,Health and Safety,Environment Directorate, OECD. (3) Ghisi R, Vamerali T, Manzetti S. Accumulation of perfluorinated alkyl substances (PFAS) in agricultural plants: A review. Environ Res. 2019 Feb;169:326-341. doi: 10.1016/j.envres.2018. 10.023. Epub 2018 Oct 30. PMID: 30502744. (4) Costello, M.C.S., Lee, L.S. Sources, Fate, and Plant Uptake in Agricultural Systems of Per- and Polyfluoroalkyl Substances. Curr Pollution Rep (2020). https://doi.org/ 10.1007/s40726-020-00168-y (5) Lindstrom, A. B., Strynar, M. J., & Libelo, E. L. (2011). Polyfluorinated compounds: Past, present, and future. Environment Science & Technology, 45, 7954–7961. (6) Behzadi, H. (2019). The next frontier on PFAS contamination, sediment, surface water and fish tissue. Paper presented at the 2019 Emerging Contaminants in the Environment Conference (ECEC19). Retrieved from (7) Blum, A., Balan, S. A., Scheringer, M., Trier, X., Goldenman, G., Cousins, I. T., Diamond, M., Fletcher, T., Higgins, C., Lindeman, A. E., Peaslee, G., de Voogt, P ., Wang, Z., & Weber, Z. (2015). The Madrid statement on poly-and perfluoroalkyl substances (PFASs). Environmental Health Perspectives, 123(5), A107– A111. (8) Wang, Z., DeWitt, J. C., Higgins, C. P ., & Cousins, I. T. (2017). A never-ending story of per-and polyfluoroalkyl substances (PFASs)? Environmental Science & Technology, 51(5), 2508–2518. (9) Zabaleta I, Negreira N, Bizkarguenaga E, Prieto A, Covaci A, Zuloaga O. 2017. Screening and identification of per-and polyfluoroalkyl substances in microwave popcorn bags. Food Chem230:497–506, PMID: 28407941, 10.1016/j.foodchem.2017.03.074. Crossref, Medline, Google Scholar (10) Schaider LA, Balan SA, Blum A, Andrews DQ, Strynar MJ, Dickinson ME, et al.2017. Fluorinated compounds in U.S. fast food packaging. Environ Sci Technol Lett4(3):105– 111, PMID: 30148183, 10.1021/acs.estlett. 6b00435. Crossref, Medline, Google ScholarGo back to content (11) Straková, J., Schneider, J., Cingotti, N. et al., 2021. Throwaway Packaging, Forever Chemicals: European wide survey of PFAS in disposable food packaging and tableware. 54 p. (12) Ministry of Environment and Food of Denmark, Danish Veterinary and Food Administra - tion, Ban on fluorinated substances in paper and board food contact materials (FCM). 2020. (13) Trier, X., et al., PFAS in paper and board for food contact - options for risk management of poly- and perfluorinated substances. 2017: Copenhagen, Denmark. p. 110. (14) Dinsmore, K.J., Forever chemicals in the food aisle: PFAS content of UK supermarket and takeaway food packaging. 2020, Fidra: United Kingdom. p. 24. Mateja Zajc, raziskovalka Inštitut za celulozo in papir Bogišićeva ulica 8, SI-1000 Ljubljana Slika 5: Diagram prikazuje načine, na katere kemikalije PFAS vstopajo v okolje. (Modre puščice označujejo okoljsko porazdelitev skozi vodo in padavine. Oranžne puščice označujejo okoljsko porazdelitev skozi trdne snovi. Svetlo modre puščice označujejo uhajanje hlapov v ozračje – modri pravokotnik) Figure 5: The diagram shows the ways in which PFAS enter the environment. (Blue arrows indicate environmental distribution through water and precipitation. Orange arrows indicate environmental distribution through solids. Light blue arrows indicate evaporation into the atmosphere – blue rectangle)