《RSC Sustainability》：Informed development of bio-based PFAS alternatives for textile water repellent finishes: applying SSbD scoping to address lifecycle safety and sustainability in early innovationOpen Access
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全氟和多氟烷基物质（PFAS）在纺织品中的安全且可持续替代品的开发迫在眉睫。在早期创新阶段，当新型替代品被创造和测试时，共享用于初步安全与可持续设计（SSbD）范围界定评估所需的信息可能具有挑战性。SSbD框架的第一步旨在在进行更详细的安全性和可持续性评估之前
全氟和多氟烷基物质（PFAS）在纺织品中的安全且可持续替代品的开发迫在眉睫。在早期创新阶段，当新型替代品被创造和测试时，共享用于初步安全与可持续设计（SSbD）范围界定评估所需的信息可能具有挑战性。SSbD框架的第一步旨在在进行更详细的安全性和可持续性评估之前，界定创新的范围。一方面，关于潜在危害和生命周期影响的早期信息可以支持新兴替代品的（重新）设计和改进。另一方面，披露此类信息可能面临知识产权丧失或机密商业信息暴露的风险，从而损害创新的竞争优势。在本观点文章中，研究人员阐释了如何通过应用SSbD范围界定评估和初步危害评估来解决这一困境，以支持开发生物基耐久拒水剂（DWRs）作为PFAS替代品，同时按需与价值链利益相关方共享敏感信息。该方法解决了过去十年PFAS替代项目中反复出现的挑战：缺乏对行业开发的PFAS替代品详细信息的独立评估渠道。研究人员提出了一种方法，该方法与现有工业实践相一致，同时能够为初步SSbD范围界定评估提供足够详细的危害和潜在生命周期影响评估与讨论。
**论文解读文章**
**研究背景与问题**
全氟和多氟烷基物质（PFAS）在消费品中的广泛应用正面临欧盟范围内的监管限制，这使得开发安全且可持续的高性能替代品（如耐久拒水剂（DWR））成为当务之急。尽管市场上已出现多种标称“生物基且PFAS-free”的DWR产品，但其化学身份、安全性及环境可持续性数据极为有限。当前学术研究大多聚焦于生物基DWR的合成与性能表征，而忽视了对安全性与可持续性的系统评估；同时，商业化产品常以专利和商业秘密保护其化学组成，导致独立评估困难。这种信息不透明使得价值链参与者（如纺织品生产商）难以做出知情选择，也阻碍了“安全与可持续设计”（SSbD）框架在早期创新阶段的实践应用。SSbD框架要求在设计阶段即考虑全生命周期安全与可持续性，但早期创新中知识产权（IP）与机密商业信息（CBI）的保护需求与评估所需的信息透明度之间存在根本性矛盾。为解决这一矛盾，研究人员在欧盟Horizon项目BioSusTex中，与化学品风险评估伙伴关系（PARC）合作，开发了一种新的SSbD范围界定方法，旨在平衡信息共享与IP保护，为生物基PFAS替代品的开发提供实用指导。该论文发表在《RSC Sustainability》。
**研究内容与结论**
研究人员以生物基DWR配方开发为案例，在技术就绪水平（TRL）2-3阶段（早期实验室验证）应用SSbD范围界定方法，结合初步危害筛选，指导配方优化。研究结论表明：通过建立信任、按需共享敏感信息（如仅向毒理学家披露化学结构）、并邀请价值链利益相关方（如纺织品整理公司、童装零售商、回收专家）参与生命周期场景讨论，可以在保护IP的前提下获得有意义的早期安全与可持续性评估。该过程识别出关键优化方向，如生物降解性、废水排放风险及消费者暴露风险，支持了配方重新设计，使最终产品的水拒性能（喷淋等级5）与C6侧链氟化聚合物（SFP）基准相当，但10次洗涤后性能下降（喷淋等级1 vs 2），需通过热处理恢复。该研究的重要意义在于，为早期创新阶段实施SSbD提供了可操作的方法论，避免了“遗憾替代”（regrettable substitution），并促进了价值链各方对安全与可持续性要求的共同理解。
**主要技术方法**
研究人员采用以下关键技术方法：（1）SSbD范围界定工作坊：包括启动工作坊、场景验证工作坊及研究方向优先级排序，通过多轮讨论收集利益相关方输入；（2）初步危害筛选：基于文献中的人体健康与环境终点数据，评估配方成分的毒性等级，优先选择低毒成分（SSbD等级3，最低危害）；（3）生命周期场景构建：针对指定产品（儿童棉质户外夹克），结合专家意见与学术文献（如PFAS排放研究），形成定性生命周期场景（如生产、使用、废弃）；（4）性能测试：依据ISO 4920（水拒性）和ISO 6330（洗涤耐久性）评估配方效果。样本队列来源：研究涉及瑞典童装零售商BL?B?R Production、大型纺织品整理公司Sun Tekstil及回收专家RISE的参与。
**研究结果**
**1. 设定SSbD范围界定以支持PFAS替代品开发**
研究人员通过系列工作坊（启动、场景验证）和一对一讨论，建立了信息收集与验证流程。关键步骤包括：产品定义（儿童夹克）、生命周期场景构建（考虑生产、使用、废弃）、危害评估及重新设计场景。在信息收集过程中，配方成分按需披露（如仅向毒理学家公开），并在工作坊中使用通用名称（如“乳化剂1、2、3”）保护IP。通过利益相关方（纺织品整理公司、童装零售商、回收专家）的参与，验证了生命周期场景的合理性，并识别出废水排放、微纤维释放、生物降解性等关键问题。
**2. PFAS替代品优化结果：SSbD范围界定输入与危害筛选的指导**
性能优化结果显示：生物基配方初始水拒性能与PFAS基准相当（喷淋等级5），但10次洗涤后降至等级1（基准为2），经70°C热处理30分钟可恢复，表明性能下降源于暂时性表面失效而非涂层脱落。配方优化中引入了非生物基粘合剂以提高耐久性，使生物基含量从95%降至85%。初步危害筛选表明，所选配方成分整体毒性等级为SSbD 3（最低危害），优先排除了高毒成分。生命周期场景验证（如废弃场景）指出：回收过程可能需额外预处理（如纤维粘合影响制浆），而通过家用洗衣机重新浸渍可延长使用寿命，但需确保配方的高生物降解性和低生态毒性。此外，分析表明工业整理过程中开放式系统可能导致工人暴露，而生物基配方预计风险较低，但需进一步实验确认。生物降解性被确定为后续研究的高优先级方向（如OECD 302B测试）。
**讨论与结论**
研究讨论指出，SSbD范围界定为早期配方设计提供了全局视角，避免了仅关注性能优化而忽视生命周期风险。尽管存在不确定性（如大规模生产路径未知），但定性评估结果已足够指导关键改进方向。特别是，生物降解性被识别为贯穿多个生命周期阶段的核心属性。研究强调，通过建立“按需知情”的信息共享框架，并构建信任（如启动工作坊），可在保护知识产权的同时实现有意义的SSbD评估。结论部分翻译如下：
“总之，PFAS替代品的设计可受益于整合本文提出的SSbD范围界定方法所产生的输入，因为该方法能够在早期创新阶段对安全性和可持续性进行更全面的筛选级评估。特别是，在价值链利益相关方专业知识的支持下，对生命周期场景进行详细探索，可以提供更全面的理解，了解在设计新PFAS-free纺织品配方时除了优化技术性能之外还应考虑的关键属性和潜在的负面影响。尽管SSbD范围界定的一些结果存在不确定性，但结果提供了有价值的见解以支持配方优化。尤其是，配方的生物降解性被确定为多个生命周期阶段的关键考虑因素。这些更详细的评估之所以成为可能，是因为建立了清晰的框架和对‘按需知情’的受控信息披露的共识。该方法增强了参与工业伙伴对SSbD评估团队的信任，并有助于创造一个‘安全空间’，在早期开发中保护知识产权的同时进行有意义的SSbD评估。”
