Femtosekundenlaser können eingesetzt werden, um bestimmte Beschichtungen zu ersetzen, die Per- und Polyfluoralkylsubstanzen (PFAS) – auch bekannt als „Ewigkeitschemikalien“ – enthalten.

(WK-intern) – Durch extrem kurze Laserimpulse entstehen Mikro- und Nanostrukturen, die Oberflächen wasserabweisend machen, ohne dass eine fluorierte Beschichtung aufgetragen werden muss.

Vilnius, Litauen. Anfang des Monats reichte die Umweltorganisation ClientEarth eine Menschenrechtsbeschwerde gegen Belgien wegen PFAS-Belastung ein; dies spiegelt den weltweit wachsenden Druck wider, diese giftigen „Ewigkeitschemikalien“ einzuschränken.

Experten des auf Femtosekundenlaser spezialisierten Start-ups LITILIT zufolge erfordert der Verzicht auf giftige Chemikalien auch eine schnellere Einführung von Lasern der nächsten Generation.

Die Besorgnis über giftige Chemikalien wurde auch in einem aktuellen Bericht des Europäischen Umweltbüros (European Environmental Bureau) geäußert, einem Zusammenschluss von 190 zivilgesellschaftlichen Organisationen aus 41 Ländern. Der Bericht kam zu dem Schluss, dass Europa bei der Umsetzung seines Fahrplans zur Eindämmung gefährlicher Chemikalien – einschließlich Per- und Polyfluoralkylsubstanzen (PFAS) – ins Hintertreffen geraten ist.

PFAS – oft als „Ewigkeitschemikalien“ bezeichnet, da sie über viele Jahre in der Umwelt verbleiben können – werden aufgrund ihrer Beständigkeit gegen extreme Hitze und Korrosion in einer Vielzahl von Produkten verwendet, etwa in Kosmetika, Spielzeug, Möbeln und Textilien. Sie bergen jedoch auch ernsthafte Risiken, darunter ein erhöhtes Krebsrisiko, Leber- und Nierenerkrankungen, Entwicklungsstörungen bei Kindern sowie weitere gesundheitliche Probleme.

Bereits 2022 kündigte Europa einen Fahrplan an, um PFAS zu verbieten und die Beschränkungen auszuweiten; der Bericht des Europäischen Umweltbüros stellt jedoch fest, dass in den seither vergangenen vier Jahren nur geringe Fortschritte erzielt wurden. Unabhängig davon reichte die Umweltorganisation ClientEarth Anfang Juli eine Beschwerde gegen Belgien ein, mit der Begründung, das Land versäume es, seine Bevölkerung vor gesundheitlichen Risiken durch PFAS zu schützen. Unterdessen kündigte die schwedische Regierung vergangene Woche Pläne an, „Ewigkeitschemikalien“ in Verbraucherprodukten wie Kleidung und Küchenutensilien bereits ab 2028 zu verbieten.

Laut Experten von LITILIT, einem Start-up für die Herstellung von Femtosekundenlasern, erfordert der Abschied von „Ewigkeitschemikalien“ auch eine beschleunigte Einführung von Technologien, die diese ersetzen können. Nikolajus Gavrilinas, der CEO des Unternehmens, erklärt, dass PFAS-Beschichtungen durch den Einsatz extrem kurzer Lichtimpulse ersetzt werden können.

„PFAS-Beschichtungen werden häufig eingesetzt, um Wasser, Öl und Schmutz abzuweisen, doch Femtosekundenlaser bieten einen anderen Weg: Sie können Oberflächen im Mikro- und Nanobereich strukturieren und Materialien so wasserabweisend machen, ohne dass eine fluorierte Beschichtung aufgetragen werden muss. Dieser Ansatz eignet sich überall dort, wo Wasser, Eis oder Korrosion Probleme bereiten – von Baumaterialien und Stein bis hin zu Metall, Glas und Einrichtungsgegenständen für den Alltag“, erläutert er.

Femtosekundenlaser senden Impulse aus, die nur eine Billiardstel Sekunde dauern – so kurz, dass das Licht die Oberfläche eines Materials umformt, noch bevor sich die Wärme im Material ausbreiten kann. Genau das ermöglicht es dem Laser, Mikro- und Nanostrukturen in eine Oberfläche einzuarbeiten, ohne diese zu beschädigen.

Gavrilinas weist darauf hin, dass dieses Prinzip über den Bereich der PFAS hinaus Anwendung findet: Ultrakurze Laserstrahlen können chemische Verfahren in verschiedensten Bereichen ersetzen, von Unterhaltungselektronik bis hin zu Möbeln. Im Möbel- und Innendesign könnten sie beispielsweise für dekorative Metallelemente, Griffe oder Beschläge genutzt werden, bei denen sich Farben ohne Lack oder Tinte erzeugen lassen.

Laut Gavrilinas besteht eines der größten Probleme beim großflächigen Einsatz von Femtosekundenlasern derzeit darin, dass die Produktionskapazitäten mit der wachsenden Nachfrage nicht Schritt halten. Um diese Lücke zu schließen, hat LITILIT vor Kurzem mit dem Bau einer Fabrik in Vilnius begonnen, die jährlich 3.000 Femtosekundenlaser produzieren soll. Damit würde das Unternehmen zu den weltweit leistungsstärksten Herstellern von Femtosekundenlasern zählen.

Das Unternehmen fertigt Laser auf der Grundlage einiger patentierter Erfindungen (Patent 1, Patent 2), die von den LITILIT-Mitgründern Kęstutis Regelskis, Nerijus Rusteika und Gavrilinas in enger Zusammenarbeit mit dem Zentrum für Physikalische Wissenschaften und Technologie (FTMC) in Vilnius entwickelt wurden.

„Hersteller können nicht im großen Stil auf den Einsatz giftiger Chemikalien verzichten, solange die alternativen Verfahren teuer, komplex und schwer zu integrieren sind. Deshalb konzentrieren wir uns nicht nur darauf, die Funktionsfähigkeit von Femtosekundenlasern zu gewährleisten, sondern auch darauf, ihre Herstellung, Installation und Anwendung in realen Produktionsumgebungen zu vereinfachen“, so Gavrilinas.

Europe Is Falling Behind on Its PFAS Roadmap – Could Lasers Help Close the Gap?

Nikolajus Gavrillinas, co-founder and CEO of LITILIT. (Source: LITILIT)

Femtosecond lasers can be used to replace certain coatings containing per- and polyfluoroalkyl substances (PFAS), also called “forever chemicals”. By firing extremely short pulses, lasers create micro- and nano-scale textures that can make surfaces water-repellent without applying a fluorinated coating.

July 27, Vilnius, Lithuania. Earlier this month, an environmental organisation ClientEarth filed a human rights complaint against Belgium over PFAS pollution, reflecting growing pressure around the world to restrict these toxic “forever chemicals”. According to experts at femtosecond-laser startup LITILIT, moving away from toxic chemicals will also require faster adoption of next-gen lasers.

The concern about toxic chemicals was echoed in a recent report by the European Environmental Bureau, which unites 190 civil society organisations from 41 countries. It concluded that Europe is falling behind on a roadmap to curb hazardous chemicals, including per- and polyfluoroalkyl substances (PFAS).

PFAS – often called “forever chemicals“ because they can remain in the environment for many years – are used in a variety of products, such as cosmetics, toys, furniture and textiles, due to their ability to resist extreme heat and corrosion. But they also carry serious side effects, including increased cancer risk, liver and kidney disease, developmental issues in children, and other health problems.

Back in 2022, Europe announced a roadmap to ban PFAS and expand restrictions; however, the European Environmental Bureau report notes that in the four years since, only small progress has been made. Separately, at the start of July, an environmental organization ClientEarth filed a complaint against Belgium, claiming it fails to protect its population from PFAS-related health risks. Meanwhile, the Swedish government last week announced plans to ban “forever chemicals” in consumer products such as clothing and kitchenware as early as 2028.

According to experts at LITILIT, a startup manufacturing femtosecond lasers, moving away from „forever chemicals“ will also require accelerating adoption of technologies that can replace them. Nikolajus Gavrilinas, the company’s CEO, says that PFAS coatings can be replaced using extremely short light pulses.

„PFAS coatings are widely used to repel water, oil, and stains, but femtosecond lasers offer another route: they can texture surfaces at micro- and nano-scale to make materials water-repellent without applying a fluorinated coating. It’s an approach that applies anywhere water, ice or corrosion are a problem – from building materials and stone to metal, glass and everyday interior products,“ he explains.

Femtosecond lasers fire pulses that last a quadrillionth of a second – so brief that the light reshapes a material’s surface before heat has time to spread into it. That’s what allows the laser to carve micro- and nanoscale textures into a surface without damaging it.

Gavrilinas notes the same principle applies beyond PFAS – ultrashort laser beams can replace chemistry in areas ranging from everyday electronics to furniture. For example, in furniture and interior design, this could be used for decorative metal elements, handles or fittings, where colour can be created without paint and ink.

According to Gavrilinas, currently, one of the biggest issues in applying femtosecond lasers at scale is that manufacturing capacity isn’t keeping pace with growing demand. To address this gap, LITILIT has recently started construction of a factory in Vilnius, aiming to produce 3,000 femtosecond lasers a year. This would place it among the highest-capacity femtosecond laser facilities in the world.

The company produces lasers based on a few patented inventions ( , ), made by LITILIT co-founders Kęstutis Regelskis, Nerijus Rusteika, and Gavrilinas, in close collaboration with the Center for Physical Sciences and Technology (FTMC) in Vilnius.

“Manufacturers cannot move away from toxic chemicals at scale if the alternative tools remain expensive, complex and difficult to integrate. That is why we are focused not only on making femtosecond lasers work, but on making them easier to produce, easier to install and easier to use in real factories,” Gavrilinas says.

About LITILIT

LITILIT is a femtosecond laser startup headquartered in Vilnius, Lithuania. The company manufactures lasers based on patented technology that enables scalable production and makes them easier to integrate into industrial systems. By bringing femtosecond lasers to the cost and integration simplicity of fiber nanosecond lasers, LITILIT aims to accelerate their adoption as the next standard for industrial manufacturing. The company is developing a large-scale production facility in Vilnius and plans to replicate this model in other regions together with international partners. Learn more at https://www.litilit.com/

PR: LITILIT

PB: Nikolajus Gavrillinas, co-founder and CEO of LITILIT. (Source: LITILIT)