随着半导体产能扩张以满足生成式人工智能及先进电子产品需求增长，《环境科学与技术》近日发表一篇综述文章，对半导体制造环节中全氟和多氟烷基物质（PFAS）废弃物管理的科学、技术与政策现状进行梳理，并提出后续推进路径。

PFAS因其材料与工艺特性，在光刻、蚀刻等复杂化学流程中被广泛使用。与此同时，这类物质与环境及健康风险的关联，使其在废弃物处置与合规管理上持续成为行业挑战。伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校化学与生物分子工程教授肖苏表示，半导体设施废弃物管理工作量巨大，大型工厂每日可能产生数千立方米废水，其中包含溶剂、金属、盐类等多种成分以及多样的PFAS“混合物”。

研讨会推动形成共识性综述

该综述源于2024年8月举行的一场研讨会。会议汇集学术界、产业界与政府专家，围绕半导体PFAS问题的解决方案展开讨论。伊利诺伊大学肖苏研究组博士后研究员、主要合著者德瓦希什·戈克哈勒称，文章旨在形成对领域现状的共识性总结，并明确实现行业可持续发展所需的未来方向。

综述的其他主要合著者包括亚利桑那州立大学可持续工程与建筑环境学院的加布里埃尔·A·塞隆-卡列，以及俄勒冈州立大学化学系的米切尔·L·金-傅。文章综合研讨会观点与160多篇已发表研究，将半导体制造PFAS废弃物处理的重点归纳为三方面：改进监测、实现有效分离、以及确保安全销毁。

技术路径：识别来源、断键降解与浓缩分离

在监测与溯源方面，作者讨论了将人工智能与高分辨率质谱等工具结合，用于识别PFAS来源及其在加工过程中的转化。针对销毁环节，综述审视了多种断裂化学键的技术路线，包括等离子体放电与电化学氧化等。

在分离与浓缩方面，文章指出需要更适用于工业废弃物的方案，并提及新型吸附剂、膜技术以及电化学方法等方向。作者同时强调，许多现有处理技术最初面向市政水处理系统开发，若用于半导体工业废弃物，往往需要进行较大幅度的适配与改造。

肖苏指出，传统水处理方法通常难以有效去除PFAS，尤其是半导体废弃物中常见的“短链”和“超短链”PFAS。此外，由于部分化学配方涉及专有商业机密，研究人员在识别废水中具体PFAS种类时面临困难。

戈克哈勒则表示，半导体制造工艺高度集成、步骤繁多，单一工厂可能包含数百甚至上千个相互耦合的制造步骤。新的处理方案若要落地，必须能够嵌入这一复杂体系，并避免影响其他已高度优化的环节。

监管与研究需求：样本获取与规模化落地

除技术挑战外，综述还提出若要取得实质进展，需要在多方面同步推进，包括更深入理解PFAS的可转化化学性质、关注未来监管趋势、获取真实工业废弃物样本开展实验，以及推动实验室技术向工业环境规模化应用。

在研究与产业转化层面，戈克哈勒表示，半导体行业应用价值高且增长迅速，为学术成果向工业实践转化提供了机会，并可能带来更多产业投资与政府关注。

强调跨界协作与系统集成目标

文章指出，产业界、学术界与政策制定者之间更深层次的协作，是解决半导体PFAS废弃物管理问题的关键。肖苏表示，目标是将相关工具整合为紧凑且具成本效益的系统，使其能够在现有或未来空间受限的工厂中实施。

该论文还提到，通过促进学术界、政府与产业合作，行业希望朝“零排放”的愿景推进，在支持技术进步的同时兼顾环境安全。

除肖苏外，俄勒冈州立大学环境与分子毒理学系詹妮弗·A·菲尔德教授、亚利桑那州立大学可持续工程与建筑环境学院保罗·韦斯特霍夫教授共同指导了该论文。文章亦吸纳了多位来自产业界与学术界的研讨会参与者贡献。