替代PFAS消防泡沫的竞赛：挑战与进展
本文是探讨美国制造业淘汰PFAS系列的第二篇，聚焦消防泡沫。缅因州8月发生约1450加仑含PFAS消防泡沫泄漏，污染水源。全美23州已通过29项政策限制或禁止AFFF。国防部面临2024年10月1日截止日期，但未能完全过渡，获一年延期。替代品开发需满足军事规格，成本高昂，GAO估计更换军用泡沫需超21亿美元。
编者按：本文是探讨美国制造业淘汰PFAS系列报道的第二篇。请参阅我们关于食品制造业中PFAS的第一篇报道。
8月19日，缅因州不伦瑞克行政机场发生约1450加仑含永久化学品的水成膜泡沫（AFFF）泄漏。据缅因州环境保护部10月3日更新，泡沫含全氟和多氟烷基物质，与5万加仑水混合后进入该镇公共污水系统，以及一处排放至附近水道的废水处理设施。
此次泄漏是该州历史上同类事件中规模最大的一次，对不伦瑞克近2.2万居民的用水安全构成风险。事件发生后，州政府投入资金进行常规PFAS水质检测。地方当局表示，他们正在“研究安全有效的替代方案”，而非继续使用含永久化学品的AFFF。
这一事件是州和联邦政府推动消防泡沫中淘汰永久化学品的动因之一。机场和军方在紧急和训练中使用AFFF，是美国PFAS最臭名昭著的用途之一，其物质可渗入地下水，进而污染饮用水。根据美国地质调查局10月24日报告，美国本土超过20%的居民可能依赖含有可检测PFAS的饮用水源。
“AFFF在国防部领域的使用非常广泛，”约翰霍普金斯大学应用物理实验室高级职员科学家Danielle Nachman表示。“这些含PFAS的泡沫，由于碳氟键极强，具有非常高的热容量，并且擅长在燃料或火焰上形成一层膜，帮助窒息火焰。”
随着全美监管机构对PFAS（包括AFFF中的PFAS）的打击，制造商正努力开发更安全的替代品。但开发出符合军方标准的同等替代品既耗时又昂贵。
PFAS基AFFF为何如此普及
据3M公司网站，海军研究实验室在1960年代与3M（最早生产PFAS的公司之一）合作，开发含氟碳表面活性剂的消防泡沫。海军于1966年6月获得该泡沫专利。一年后，海军在越南海岸遭遇灾难：一艘军舰因油箱破裂起火，造成134人死亡、21架飞机损毁。此后，海军命令所有舰船携带AFFF，因其能扑灭喷气燃料火灾。
国防部随后跟进，于1970年代开始使用PFAS泡沫扑救燃料火灾。到1979年，民用消防部门也开始使用这种泡沫，据海军研究实验室资料。
“这些泡沫因充分理由而被大量使用，”Nachman说。“它们防止火势蔓延，拯救生命，这非常重要。但现在了解了PFAS的弊端，人们正推动寻找不含PFAS的替代品。”
谁在推动禁止消防泡沫中的PFAS？
截至12月11日，包括缅因州在内的23个州已通过29项政策，限制或禁止含永久化学品的AFFF，据环境健康组织Safer States统计。3M、杜邦、巴斯夫和泰科消防产品等化学品制造商正面临集体诉讼，指控PFAS水污染（包括AFFF污染）对健康造成负面影响。这些诉讼将于明年10月迎来重大节点：九起案件将开庭审理，涉及PFAS基AFFF导致多种癌症和其他疾病的指控，据杜邦11月5日证券文件。
国际消防员协会报告称，去年72%的执勤死亡归因于职业性癌症。消防员患睾丸癌的风险是普通人群的两倍，据消防员癌症支持网络。
联邦层面，2020年《国防授权法》要求军方和机场在2024年10月1日前淘汰PFAS泡沫。但截至截止日，1500个设施和6000个移动资产未能完全过渡，获得一年延期。
无PFAS替代面临军事挑战
国防部估计需从全国设施（包括机库和消防车）清除超过200万加仑含PFAS消防泡沫。尽管国防部已批准三种无PFAS产品，但政府问责局7月审计发现，多项挑战阻碍其按时完成过渡。部分原因在于满足军事规格的难度，这些规格高于商业标准，包括与特定消防系统的兼容性，要求泡沫在使用前与水预混，而许多无PFAS泡沫缺乏此能力，据2023年《消防安全杂志》研究。
“另一个问题是多种产品不能混合使用，必须选择一种，”GAO国防能力与管理主任Alissa Czyz说。“更换供应商很困难。”Czyz补充，国防部需要更多资金。军用级无氟泡沫比PFAS泡沫更贵，例如一桶55加仑无氟泡沫成本1908美元，比含永久化学品泡沫贵16%。完成同样任务所需无氟泡沫量也更高，可能导致供应紧张。
“官员预计大约需要2年时间，供需和产品成本才能稳定，国防部才能签订长期合同，”审计报告写道。尽管挑战重重，Czyz表示国防部正在认真推进转型。“他们确实在认真对待，但这是行业当前的挑战，”Czyz说。“他们还没有很多好的替代品，但希望摆脱PFAS，因为他们知道其危害。”
无PFAS替代品需大量时间和资金
GAO估计更换军用泡沫将耗资超过21亿美元。但军用并非唯一需要资金的领域——机场也面临转型资金困境。联邦航空管理局将在未来五年内提供高达3.5亿美元补助，用于机场飞机救援和消防的PFAS替代计划，依据《FAA再授权法案》。资金将支持该机构2023年过渡计划。测试替代品也耗时：国防部需90至120天测试泡沫是否符合军事规格，据2023年10月FAA演示。FAA过渡计划未提供完成时间表。
州级层面，许多实体未能按期完成化学品淘汰。例如，加州要求机场在2024年9月13日前过渡到无氟泡沫。据The New Lede报道，截至8月，30个需转型的加州机场中仅4个确认完成。
大豆基泡沫能否成为未来？
总部位于佐治亚州的Cross Plains Solutions是国防部评估的无氟制造商之一，其产品由大豆制成，首席技术官兼管理合伙人Dave Garlie表示。这种可生物降解材料来自大豆去除豆油后的非脂质部分，即“豆粕”。豆粕经研磨至特定粒径和分级后用于生产大豆泡沫。其他联邦机构（如美国林务局）以及石油和天然气市场也对产品感兴趣。
Cross Plains Solutions成立于2012年，2022年开始开发大豆泡沫，当时农业协会联合大豆委员会联系公司，为纽约市消防局提供训练泡沫。CEO Alan Snipes在给Manufacturing Dive的邮件中表示：“他们想要无毒、可生物降解的产品。”公司面临的最大挑战之一是延长泡沫保质期。2019年《职业与环境医学杂志》研究指出，AFFF典型保质期可达25年，但Cross Plains的测试显示其产品寿命仅约7年。
Snipes补充，泡沫对环境无负面影响。“当产品使用寿命结束时分解，会变成缓释氮，”Snipes说。“实际上它成为回归土壤的肥料。这是使用大豆产品的益处之一。”
视觉编辑Shaun Lucas对本文有贡献。
更正：本文已更新，以反映Danielle Nachman是约翰霍普金斯大学应用物理实验室高级职员科学家，且其引述涉及碳氟键。