«Die überwiegende Mehrheit der heute verwendeten Tenside wird petrochemisch hergestellt, stammt also aus Erdöl», sagt Prof. Dr. Ulrich Schörken, Technischen Hochschule in Köln. Zwei neue Projekte widmen sich nun der Erforschung umweltfreundlicher Tenside, dass in Zukunft weniger umweltschädliche Chemikalien in die Natur gelangen.
Tenside für Seifen oder Waschmittel sind mit einer weltweiten Jahresproduktion von über 18 Millionen Tonnen nach Kunststoffen die zweitgrösste Klasse chemischer Produkte. Die Fakultät für Angewandte Naturwissenschaften der Technischen Hochschule Köln arbeitet schon seit mehreren Jahren an biobasierten Chemikalien und damit an Grundlagen, um diesen Industriezweig nachhaltiger zu gestalten. Mit zwei Projekten widmet sich Dr. Ulrich Schörken der Erforschung umweltfreundlicher Tenside.
Projekt «BioTense»: Neue Tensidformulierungen für Kosmetik und Pharmazeutik
Tenside sind allgegenwärtig: In Shampoos und Kosmetika sorgen diese Moleküle beispielsweise dafür, dass sich Verunreinigungen lösen und keine statischen Ladungen aufgebaut werden. «Biobasierte Tenside haben das Potential, die Nachhaltigkeit von Kosmetik- und Pharmaprodukten deutlich zu verbessern, sind jedoch bislang nur in Nischenanwendungen zu finden», sagt Prof. Dr. Ulrich Schörken. Dies liege im Wesentlichen daran, dass sie im Vergleich zu erdölbasierten Produkten unterschiedliche Eigenschaftsprofile aufweisen. In etablierten Produktformulierungen können Einzelkomponenten daher nur schwer ausgetauscht werden. «Es besteht also sowohl Bedarf an neuen, massgeschneiderten biobasierten Tensiden als auch an einem tiefgehenden Verständnis der Wechselwirkungen in Formulierungen zur Entwicklung verbesserter nachhaltiger Produkte», ergänzt Prof. Dr. Birgit Glüsen.
In der Synthese biobasierter Tenside entstehen häufig Substanzgemische. Aus ökonomischer Sicht soll auf eine aufwändige Aufreinigung dieser Gemische nach Möglichkeit verzichtet werden. «Eine detaillierte Analytik von Zusammensetzung und Eigenschaften dieser komplexen Produkte ist daher essentiell für die Erstellung belastbarer Struktur-Eigenschaftsbeziehungen», führt Prof. Dr. Viktoriia Wagner aus. Diese Erkenntnisse sollen einen schnelleren und gezielteren Ersatz von erdölbasierten durch biobasierte Verbindungen erlauben und somit einen Weg für effiziente Produktentwicklungen und -anpassungen bereiten.
Projekt «CombiOne»: Neue Tenside auf Basis nachwachsender Rohstoffe
Im Forschungsprojekt «CombiOne» sollen Tenside entstehen, deren Komponenten über neuartige Linker verbunden sind. Doch was sind Linker? Jedes Tensid besteht aus einem wasserabweisenden Teil und einem wasserliebenden Teil. Gekoppelt werden diese beiden Teile über einen sogenannten Linker. Hierbei arbeiten die Forscher:innen mit nachwachsenden Rohstoffe, erklärt Schörken. Der Linker ist zum Beispiel auf Basis von Zitronensäure, während für den wasserliebenden Teil natürliche Aminosäuren oder Zucker verwendet werden.
Beim wasserabweisenden Teil setzt das Forschungsteam neben Fettsäuren aus Pflanzenölen auch auf Terpene, die bisher für diesen Zweck nur selten verwendet wurden. Dabei handelt es sich um ätherische Öle, die zum Beispiel aus Lavendel, Kiefer oder Wacholder gewonnen werden. So soll eine neue Tensid-Klasse entstehen. «Für jede der drei Komponenten unseres Tensids stehen uns eine Auswahl potenzieller Substanzen zur Verfügung und damit eine grosse Anzahl möglicher Kombinationen. Wir möchten verschiedene dieser Kombinationen herstellen und charakterisieren, so dass am Projektende ein Substanzkatalog neuer Tenside mit vielversprechenden Eigenschaften steht», sagt Schörken. Untersucht wird unter anderem, wie gut die neuen Substanzen reinigen, schäumen oder emulgieren, wie sie die Oberflächenspannung von Wasser reduzieren und ob sie eine antibakterielle Wirkung haben.
