Hoe biologisch afbreekbaar zijn halogeenvrije vlamvertragers?

De biologische afbreekbaarheid van halogeenvrije vlamvertragers (HFFR's) varieert aanzienlijk, afhankelijk van hun chemische structuur en de omgevingsomstandigheden waaraan ze worden blootgesteld.

Soorten Halogeenvrije vlamvertragers en hun biologische afbreekbaarheid

Op fosfor gebaseerde vlamvertragers
Organische fosfaten en fosfonaten: deze verbindingen kunnen onder bepaalde omstandigheden biologisch afbreekbaar zijn. Sommige organische fosfaten worden bijvoorbeeld gehydrolyseerd en afgebroken door micro-organismen in de bodem en in het water. De snelheid van biologische afbraak kan echter sterk variëren, afhankelijk van de specifieke chemische structuur.
Ammoniumpolyfosfaat (APP): APP is minder biologisch afbreekbaar omdat het een anorganische verbinding is. Het heeft de neiging om in het milieu te blijven bestaan, hoewel het niet als zeer giftig wordt beschouwd.
Rode fosfor: Dit is een elementaire vorm van fosfor en is niet biologisch afbreekbaar. Het blijft als stabiel element in het milieu.

Op stikstof gebaseerde vlamvertragers
Melamine en zijn derivaten: Melamine zelf is niet gemakkelijk biologisch afbreekbaar vanwege de stabiele triazineringstructuur. Sommige melaminederivaten kunnen echter gemakkelijker door micro-organismen worden afgebroken.
Combinaties van ammoniumpolyfosfaat en melamine: deze zijn relatief stabiel in het milieu en hun biologische afbreekbaarheid hangt af van de specifieke formuleringen en omgevingsomstandigheden.

Anorganische vlamvertragers
Aluminiumhydroxide en magnesiumhydroxide: dit zijn anorganische verbindingen en zijn niet biologisch afbreekbaar. Ze vallen niet uiteen in eenvoudigere organische moleculen, maar worden over het algemeen als veilig voor het milieu beschouwd omdat het van nature voorkomende mineralen zijn.
Zinkboraat: Dit is ook een anorganische verbinding en niet biologisch afbreekbaar. Het heeft echter een lage toxiciteit en hoopt zich niet op in het milieu.

Op silicium gebaseerde vlamvertragers
Siloxanen en silanen: Deze verbindingen kunnen een verschillende mate van biologische afbreekbaarheid hebben. Sommige siloxanen met een laag molecuulgewicht kunnen door micro-organismen worden afgebroken, maar verbindingen en polymeren met een hoger molecuulgewicht zijn doorgaans beter bestand tegen biologische afbraak.
Siliconenharsen: Over het algemeen zijn deze niet biologisch afbreekbaar vanwege hun stabiele silicium-zuurstofruggengraat.

Op boor gebaseerde vlamvertragers
Boorzuur en boraten: deze verbindingen zijn anorganisch en niet biologisch afbreekbaar. Ze komen echter van nature voor en worden in kleine hoeveelheden gebruikt, waardoor de impact op het milieu tot een minimum wordt beperkt.

Milieu-impact en degradatie
Persistentie: Veel HFFR's zijn ontworpen om stabiel en duurzaam te zijn, wat kan leiden tot persistentie in de omgeving. De afbraak ervan hangt vaak af van omgevingsomstandigheden zoals temperatuur, pH, microbiële activiteit en de aanwezigheid van andere chemicaliën.
Bioaccumulatie: De meeste HFFR's bioaccumuleren niet significant in organismen, waardoor het risico op ecologische gevolgen op de lange termijn wordt verminderd in vergelijking met sommige gehalogeneerde vlamvertragers.

Biologische afbraakroutes
Abiotische afbraak: Sommige HFFR's kunnen abiotische afbraakprocessen ondergaan, zoals hydrolyse, fotodegradatie en thermische afbraak. Deze processen kunnen de vlamvertragers afbreken in kleinere, potentieel beter biologisch afbreekbare fragmenten.
Microbiële afbraak: Micro-organismen kunnen bepaalde organische HFFR's afbreken. De efficiëntie van microbiële afbraak hangt af van de microbiële gemeenschap, de structuur van de vlamvertrager en omgevingsomstandigheden. Enzymen geproduceerd door micro-organismen kunnen specifieke bindingen in de vlamvertragende moleculen aanvallen, wat tot hun afbraak leidt.

De biologische afbreekbaarheid van halogeenvrije vlamvertragers varieert sterk:
Zeer biologisch afbreekbaar: Sommige organische fosforverbindingen en bepaalde vlamvertragers op stikstofbasis onder specifieke omstandigheden.
Laag tot niet biologisch afbreekbaar: anorganische verbindingen zoals aluminiumhydroxide, magnesiumhydroxide en zinkboraat, evenals stabiele vlamvertragers op silicium- en boorbasis.

Bij de selectie en het gebruik van HFFR's moet rekening worden gehouden met de persistentie van het milieu en de potentiële ecologische gevolgen. Voortgezet onderzoek en ontwikkeling zijn essentieel om de biologische afbreekbaarheid en milieuvriendelijkheid van deze vlamvertragers te verbeteren.