Исследователи совершили прорыв в очистке «вечных химикатов», используемых в производстве чипов

Группа ученых из австралийского Университета Монаша опубликовала свою работу о новой мембране для фильтрации воды, которая может успешно удалять небольшие молекулы ПФАС из потока воды. ПФАС, или полифторалкильные вещества, являются ключевым элементом во многих аспектах производства полупроводников, которые получили название «вечные химикаты» из-за сложности их очистки.

Графеновая мембрана Университета Монаша

Команда Университета Монаша под руководством кандидата наук Эуберта Махофа разработала модифицированную графеновую мембрану, которая выборочно останавливает цепи ПФАС, при этом позволяя воде свободно проходить. Мембрана останавливает более 90% ПФАС, которые попадают в нее, что является значительным улучшением по сравнению с традиционными полиамидными мембранами, которые могут удалять только около 35% ПФАС.

«С ПФАС трудно справиться, поскольку они легко растворяются в воде и могут распространяться далеко от своего первоначального источника, что затрудняет сдерживание и устранение загрязнения», — поделился Махофа. «Наш подход решает эту проблему, отфильтровывая и концентрируя эти вредные химикаты, при этом позволяя воде эффективно проходить, что делает его сильным кандидатом на дополнение к технологиям уничтожения ПФАС».

Новый метод фильтрации использует особые химические отношения, чтобы улавливать даже самые мелкие связи PFAS, которые обычно проскальзывают мимо традиционных методов полиамида. Новый барьер останавливает эти связи при различных температурах, сохраняя при этом эффективный поток воды, что делает новую технологию не чем иным, как прорывной разработкой.

«Этот прорыв в области фильтрации ПФАС может произвести революцию в управлении загрязнением ПФАС во всем мире, его применение может варьироваться от очистки фильтрата свалок до очистки промышленных сточных вод», — говорится в пресс-релизе профессора Майнака Маджумдера из Австралийского исследовательского совета, который внес вклад в исследование.

Что делает ПФАС опасным

PFAS использовались в промышленном производстве с момента изобретения тефлона в 1930-х годах. Сегодня бесчисленное множество отраслей промышленности, включая полупроводники, используют эти химикаты в различных аспектах производства. Первоначально считалось, что PFAS химически инертны и безвредны для человека, и это предположение сохранялось десятилетиями. Однако после того, как PFAS был обнаружен в кровотоке и органах промышленных рабочих, проработавших много лет, были проведены дополнительные исследования и выявлены новые риски.

Химикаты PFAS теперь связывают с различными токсическими эффектами правительства и организации здравоохранения, включая проблемы развития, бесплодие и рак. Воздействие PFAS происходит от промышленных химикатов, которые загрязняют грунтовые воды и дождевую воду, а также от одежды, косметических средств и потребления животных, подвергающихся воздействию PFAS. По оценкам, большинство людей, живущих сегодня, имеют некоторое количество PFAS уже постоянно в своих телах.

Некоторые ПФАС, включая ПФОС и ПФОА, уже были запрещены Европейским союзом и, в конечном итоге, во всем мире с 2009 года из-за их вопиющих рисков для здоровья. ЕС начинает добиваться принятия законодательства, которое запретило бы всю группу ПФАС, но это законодательство было оспорено многочисленными усилиями лоббистов, включая серьезное сопротивление со стороны полупроводниковой промышленности.

ПФАС и полупроводниковая промышленность

Полупроводниковая промышленность использует PFAS по всей цепочке поставок микрочипов и, таким образом, предприняла многочисленные усилия по замедлению прогресса в ограничениях PFAS. Semi, отраслевая ассоциация, представляющая компании по всей цепочке поставок электроники, публикует руководство с пояснениями по использованию PFAS в полупроводниковой промышленности на фабриках по производству микросхем. Руководство включает все следующие применения PFAS на фабриках по производству микросхем.

PFAS присутствуют в химикатах, которые обязательно используются при изготовлении чипов, включая фоторезистивные жидкости, используемые при литографии, и газы травильной камеры, используемые при производстве пластин. Химические очистители, которые производят водород для использования в EUV-литографии, также могут содержать PFAS, наряду с более третичными частями разработки, такими как литиевые батареи или пластиковая упаковка чипов. Публичная страница Semi представляет подавляющее количество возможных мест, где может использоваться PFAS, молчаливо заявляя, что использование PFAS настолько распространено, что полностью исключить его из производства чипов — слишком трудная задача.

Недавно группа членов отрасли также основала Консорциум полупроводников PFAS, группу, которая, очевидно, занимается борьбой с попытками остановить использование PFAS в производстве микросхем. Хотя Консорциум заявляет на своей домашней странице, что он не сосредоточен на пропаганде, это не так. Усилия группы в американской политике широко освещались в августе, когда Консорциум распространил свои официальные документы против ограничений PFAS по всему Капитолийскому холму.

Материнская компания консорциума PFAS успешно лоббировала законопроект, исключающий заводы по производству чипов из определенных экологических ограничений на побочные продукты производства. Консорциум пообещал законодателям, что он будет добровольно саморегулироваться и в конечном итоге сократит использование загрязняющих веществ, если не будет принято законодательство, заставляющее их это делать.

Полупроводниковая промышленность решительно выступает против любых дальнейших ограничений на использование ПФАС. В докладе Консорциума ПФАС за 2023 год содержится цитата: «Будет чрезвычайно сложно, а в некоторых случаях и невозможно, найти жизнеспособные альтернативы [ПФАС], не отступая на десятилетия назад в технологическом прогрессе».

Эта позиция была защищена даже перед лицом прорывных результатов, которые ее опровергают. Недавно Консорциум выступил против широко распространенного исследования, предлагающего более безопасные и эффективные альтернативы использованию PFAS в производстве микросхем. Хотя исследование определяет несколько поверхностно-активных веществ, которые и превосходят по качеству, и менее токсичны, чем PFAS в травлении пластин, поверхностно-активных веществ, которые теперь используются вместо PFAS некоторыми небольшими фабриками, Консорциум быстро опубликовал свой собственный отрицательный ответ на исследование, доступный только утвержденным членам определенных компаний.

Как полупроводниковая промышленность отреагирует на недавнее прорывное исследование по фильтрации ПФАС, еще предстоит увидеть. Данные , полученные в 2022 году на неназванной фабрике по производству микросхем, обнаружили 78 000 частей на триллион ПФАС в сточных водах фабрики, что на несколько миров превышает предел EPA в 4 ppt, что доказывает, что новая система фильтрации воды Университета Монаша напрямую положительно повлияет на местные экосистемы вокруг фабрик по производству микросхем с высоким использованием ПФАС. Приятно надеяться, что фабрики по всей отрасли будут добровольно использовать новые фильтры ради благополучия своих сообществ, но послужной список полупроводниковой промышленности показывает, что этого, скорее всего, не произойдет.

Источник: Tomshardware.com