行业动态 | PFAS禁令将加速水行业使用陶瓷膜

编译 | 徐碧霄

责编 | 郝晓地

随着欧洲即将对PVDF（聚偏二氟乙烯）膜生产进行监管，水处理行业发现自己正处于一个关键的十字路口。PVDF膜是有毒的PFAS（全氟和多氟烷基物质，被称为“永久化学品”）关键构成材料。欧洲化学品管理局（ECHA）正在积极评估对全氟化合物的禁令，并预计将在2025年宣布有关对PVDF膜限制的细节。如果实施，这一决定可能是加速陶瓷膜使用的催化剂，推动行业走向可持续的的未来。

2024年10月29日，国家环保平台（GWI）发表了一篇题为“欧洲PFAS禁令计划威胁着全球膜市场”文章，强调这样的禁令可能对膜市场造成冲击。然而，它也强调了膜工业可过渡到更可持续的替代品之机会，如，陶瓷膜。与基于PVDF的有机膜相比，陶瓷膜被认为更安全和环保。

图1  PVDF膜 (来源于网页)

当我们看到全球研究都在报道PFAS污染对人类健康的影响之时，这种转变的紧迫性就变得更加明显了。我们有义务采取行动，不仅是为了我们自己，也是为了我们的子孙后代。现在就需要转变，因为我们体内的生物积累还在继续，每拖延一天就意味着这些有害化学物质在我们的生态系统中会进一步积累。

德国联邦环保局最新调查结果显示，儿童和青少年血液中的PFAS水平高得惊人。在所测试人群中，高达1/4血液中PFAS浓度非常之高，以至于“不能再有足够的把握排除其对健康的影响”。这只是众多概述研究中的一项，揭示了PFAS令人担忧的健康风险，凸显了这些化学物质与人类代价之间的真实联系。

PVDF膜因为它们的碳氟键，导致了环境中的PFAS负担，这对人体健康非常有害。而且，它们还加剧了塑料污染，这对环境和最终人类健康都有着负面影响。

相反，陶瓷膜则提供了一种更优的解决方案：无与伦比的耐用性、可持续性和性能。但是，陶瓷膜的普及速度一直很慢。为什么？一个规避风险的膜行业和不一致的激励机制让传统的聚合物膜之地位得以根深蒂固。然而，死守我们熟悉的老技术却让我们错失了只有广泛采用新技术才能带来的变革性好处。

那么，我们为什么犹豫不决？是什么让膜行业不愿意接受一个承诺能为水处理、环境和后代带来更好结果的技术呢？

PVDF膜和PFAS，它们之间密切相关，这些化学品无处不在、持久且有毒。据说，PFAS需要1000多年才能被降解，它们会在环境中持续存在若干个世纪，并慢慢在生态系统和食物链中积累。这对我们的健康构成了巨大威胁。

PFAS暴露与多种健康问题有关，包括癌症、免疫系统抑制和儿童发育延迟。2023年，欧洲化学品管理局（ECHA）发布了一份报告，强调了严重的健康影响和迫切需要采取监管行动。想象一下，这些有毒物质在我们体内积累，最终还会影响我们的后代。虽然其长期影响的全貌还是未知的，但我们已经观察到了症状，比如，免疫功能障碍和激素紊乱！这就足以要求立刻做出改变。

“聚合物膜年使用量产生的塑料废物相当于32亿个水瓶。”

我们的塑料废物问题也同样严重。聚合物膜的年使用量产生的塑料废物相当于32亿个水瓶，足以堆到月球再回来。仅在2022年，全球塑料年产量就超过了3.9亿t/a，聚合物膜废物就是一个重要因素。

这些塑料废物不会就这么消失，它们通过生态系统扩散，最终又回到我们身上。根据Ellen MacArthur基金会研究估计，预计到2050年，海洋中的塑料可能比鱼还多（按重量计算）。健康和环境后果是惊人的，我们每拖延一年改变，问题就会更加严重。

陶瓷膜的好处是显而易见的。它们更无害、更环保、更低廉。陶瓷膜已经显示出它们明显的优势：

1. 拥有成本：陶瓷膜为最终用户提供了优越的总拥有成本。它们的耐用性和更长的使用寿命意味着维护成本更低，需要更换的次数也更少。

2. 可靠性：随着水源条件不断恶化，陶瓷膜提供了更可靠的操作，能够承受今天环境中日益普遍的挑战。

3. 可持续性：陶瓷膜服务寿命更长，还能被重复使用和回收，所以它们不会加剧塑料问题，是一个可持续的解决方案，旨在随着我们的环境需求而发展。

图2 杭州天行健水务有限公司管式陶瓷膜

那么，是什么阻碍了我们？水行业出了名的不愿意接受变化，它被一系列不一致的激励、惰性，和碎片化的采纳机制所困扰：

1. 激励不一致的“守门人”：顾问通常是技术采纳的“守门人”，他们被激励去坚持他们已知的东西。他们更关注避免风险，而不是接受新的、可能更优越的技术。他们不会因为选择创新而得到奖励；如果出了问题，他们只会吃亏。为什么要冒一个没有回报的风险呢？

2. 缺乏标准化：没有跨境和应用程序的标准化审批流程。一个地区对陶瓷膜认可并不容易转化为其他地方所接受。这就像反复证明一辆功能完好的汽车在所有道路上都能同样良好地工作一样令人沮丧。

3. 信息缺口：信息共享平台有限，这使得新技术知识和经验难以交流。

4. 保守的行业文化：自然而然地行业参与者都很保守，习惯了熟悉的做法。短期经济往往优先，导致错失了刺激长期创新的机会。

BlueTech Research创始人兼CEO Paul O'Callaghan在他的2020年博士论文《水创新的动态》中讨论了新水务技术获得动力有多困难，尤其是当“守门人”专注于最小化风险时。问题不在于顾问或决策者是恶意的，他们只是在一个不鼓励偏离现状的系统中导航。

在这个错综复杂的局面中，法规必须在协调变革方面发挥至关重要的作用。特别是在水处理这个领域，我们需要那些能够激励创新而不是阻碍创新的法规机制。即将到来的PVDF禁令可能就是我们克服这些逆风所需的催化剂。

历史告诉我们，法规可以推动有影响力的转变。就拿LED灯泡来说，最初LED灯泡比白炽灯泡贵，但是效率更高，寿命更长。美国能源政策法案（2005年）和能源之星的回扣鼓励了早期采用，而欧盟的生态设计指令（2009年）逐步淘汰了低效灯泡，让LED成为了首选。到了2012年，LED已经达到了主流地位，可以节省高达80%的能源，并且在使用寿命内减少高达90%的照明成本。法规在加速这一转变中至关重要，让环境和经济效益能够更早地实现。

“陶瓷膜已经在许多饮用水和污水处理设施中成功实施。”

另一个例子是广播领域从模拟到数字的转换，这个转换从2006年开始，到2012年完成。法规命令加速了这一转变，要求广播商采用数字技术，使图像更清晰，声音更好，频道更多，极大地提升了观众体验感。通过为无线宽带腾出频谱，法规最大限度地利用了资源，并允许高清、多路复用内容，实现比随机采用更快的访问和提高质量。

与LED照明和数字广播类似，陶瓷膜代表了一种面临行业动态和市场惯性挑战的优越技术。作为PVDF和其它聚合物膜的可行替代品，陶瓷膜已经在许多饮用水和污水处理设施中成功实施。就像LED和数字广播的转变一样，法规可以帮助加速采用陶瓷膜带来了重大好处。有了战略性的法规支持，这种转变可以更快、更有效地发生，使行业能够更早地实现实质性的经济和环境效益，影响也更广泛。

这样的转变会是什么样子的呢？虽然我们需要加快步伐，但也不能指望一夜之间就能完成。如果急急忙忙地改变，可能会导致执行不良和参考不好的风险。产能提升并不是问题所在，真正的挑战是确保关键的利益相关者——顾问、集成商、开发商和最终用户，都能有效地跟上步伐，同时避免那些没经验的公司搞砸的可能性。

陶瓷膜可以在所有应用中替代聚合物膜，没有聚合物膜能处理而陶瓷膜处理不了的应用。直接替换和升级现有聚合物膜系统不仅是可能的，而且在很多案例中已经实现，这有助于更平滑地过渡到更先进的解决方案。在未来5到10年内，如果能够加速并有序地进行全面转变，将允许利益相关者获得实践经验，确保陶瓷膜技术成功采用。

有经验的陶瓷膜供应商可以与行业领导者合作培养标准，确保陶瓷技术成功整合。随着新竞争者出现，行业将不断发展，最优秀的供应商会脱颖而出，确保每个人都能从中获益。

技术转型是解锁下一代解决方案全部好处的关键。想想从打字机到个人电脑的转变。打字机虽然能完成任务，但从根本上受限很多。个人电脑最初提供的好处是逐步增加的，但要达到临界质量和普遍采用，进一步的创新才能使其蓬勃发展，推动个人电脑的发展超出最初的预期。个人电脑的普及不仅仅取代了打字机，还重新定义了生产力，改变了我们的沟通、工作和生活方式。1981年，IBM推出了第一款面向大众市场的个人电脑；到了90年代末，个人电脑已经成为家庭必备。今天，我们根本无法想象没有它们的世界。

“陶瓷技术将重塑水行业。”

想象一下，一旦陶瓷膜得到普遍采用，将会发生什么。随着竞争的成熟、研发预算的增加和流程创新的进一步发展，陶瓷技术将重塑水行业。与今天的聚合物膜相比，我们将从陶瓷膜中获得的好处将是无与伦比的。加速这一转型符合我们所有人的利益。

水是我们未来最关键的领域之一，每个利益相关者，从监管者和投资者到最终用户、顾问、集成商和技术提供商，都有一个独特的机会来推动有意义的变革。通过做出大胆的决定，重新思考我们如何激励创新，并采取有意义的行动，我们可以加速进程，这不仅是必要的，而且也是极其有益的，对人、地球和利润至关重要。现在是创造一个变革性转变的时候了，后代会感谢我们。