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Echte SAUBERMÄNNER

Biotenside

Schmutz ade: Tenside sorgen dafür, dass Spülmittel, Haushaltsreiniger und Shampoos gründlich reinigen. Besonders leistungsfähig sind Biotenside: Sie entfernen nicht nur Fett und Schmutz, sondern sind zudem besonders umweltverträglich und mild zur Haut. Lange Zeit konnten sie jedoch nicht in großen Mengen hergestellt werden – bis Forscher von Evonik eine innovative Lösung entwickelten.

WIESO LÖST SICH FETT BESSER VON DER BRATPFANNE, WENN MAN SPÜLMITTEL BENUTZT?

WIESO LÖST SICH FETT BESSER VON DER BRATPFANNE, WENN MAN SPÜLMITTEL BENUTZT?

WAS SORGT IN DUSCHGELS & SHAMPOOS DAFÜR, DASS KÖRPER UND HAAR NACH DEM WASCHEN SAUBER SIND?

DIE ANTWORT AUF BEIDE FRAGEN LAUTET: TENSIDE.

Das sind waschaktive Substanzen mit einer besonders reinigungsfördernden Molekülstruktur. Die Moleküle haben ein hydrophiles (Wasser liebendes) und ein lipophiles (Fett liebendes) Ende. Beim Reinigen eines schmutzigen Tellers heftet sich das lipophile Ende an die Schmutzpartikel, das hydrophile Ende richtet sich zum Wasser aus. Somit lockert sich der Schmutz, löst sich im Wasser – und der Teller wird schnell und gründlich sauber.

hydrophil

lipophil

EIN GLOBALER MARKT

(2015, in Millionen US-$), Quelle: IHS Chemical, Schätzungen, IHS 2015

Durch diese besonderen Eigenschaften sind Tenside vielseitig einsetzbar. Sie kommen auch in unterschiedlichen industriellen Prozessen zum Einsatz, etwa beim Benetzen, Lösen, Entschäumen und Schmieren. Der Markt für Tenside hat derzeit ein Volumen von 34 Milliarden US-$. Die regionalen Unterschiede sind vergleichsweise gering:

Nordamerika

9.959

Zentral- und Osteuropa

1.884

China

5.536

Japan

2.717

Westeuropa

4.214

Naher Osten

999

Lateinamerika (inkl. Mexiko)

3.270

Afrika

597

übriges Asien

4.900

Nordamerika

9.959

Zentral- und Osteuropa

1.884

China

5.536

Japan

2.717

Westeuropa

4.214

Naher Osten

999

Lateinamerika (inkl. Mexiko)

3.270

Afrika

597

übriges Asien

4.900

DAS ÄLTESTE TENSID IST WOHLBEKANNT

Zugleich ist die Bandbreite an unterschiedlichen Tensiden groß. Das älteste bekannte Tensid fehlt in keinem Haushalt: Seife. Sie wird bereits seit Hunderten von Jahren zur Reinigung verwendet. Seife wird aus natürlichen Rohstoffen gewonnen und ist dementsprechend umweltverträglich. Allerdings reizt sie mit ihrem hohen pH-Wert die Haut, reinigt nicht besonders gründlich und besitzt eine geringe Wasserhärtestabilität.


Als Alternative entwickelten Forscher in den Sechzigerjahren synthetisch hergestellte Tenside. Diese wurden jedoch biologisch nur schlecht abgebaut – Bilder von Schaumbergen in Seen und Flüssen führten der Öffentlichkeit die Umweltbelastung plastisch vor Augen.

BIOTENSIDE VERDERBEN DAS NULLSUMMENSPIEL

Die zweite Generation synthetischer Tenside war zwar besser abbaubar, dafür aber wenig mild zur Haut und wurde zudem aus petrochemischen Rohstoffen hergestellt. Bei all diesen Tensiden galt: Sie waren alles andere als perfekt. Verbesserte sich eine Eigenschaft, hatte das häufig zur Folge, dass sich eine andere verschlechterte – ein Nullsummenspiel.


Anders sieht es bei der neuesten Tensidgeneration aus: den sogenannten Biotensiden. Sie reinigen nicht nur bestens, sondern sind auch sehr umweltverträglich, weil sie mithilfe von natürlichen Mikroorganismen produziert werden. Darüber hinaus vereinen sie viele verschiedene positive Eigenschaften. Biotenside...

1

… sind so mild zur Haut, dass sie gleichermaßen in Reinigungs- und Pflege- produkten verwendet werden können.

2

… haben eine starke Reinigungswirkung und gute Schaumeigenschaften.

3

… arbeiten besser mit Enzymen zusammen als herkömmliche Tenside.

4

… sind unempfindlich gegen hartes Wasser.

5

… stammen aus erneuerbaren, nicht-tropischen Rohstoffen

6

… sind zu 100 Prozent biologisch abbaubar.

7

… sind um eine Klasse besser verträglich für Wasserorganismen als herkömmliche Tenside.

1

… sind so mild zur Haut, dass sie gleichermaßen in Reinigungs- und Pflege- produkten verwendet werden können.

2

… haben eine starke Reinigungswirkung und gute Schaumeigenschaften.

3

… arbeiten besser mit Enzymen zusammen als herkömmliche Tenside.

4

… sind unempfindlich gegen hartes Wasser.

5

… stammen aus erneuerbaren, nicht-tropischen Rohstoffen

6

… sind zu 100 Prozent biologisch abbaubar.

PRODUKTIONSMETHODE GESUCHT — UND GEFUNDEN

Bestes Beispiel sind die Sophorolipide. Sie werden aus Zucker und Rapsöl gewonnen, Hefen sorgen für die Umwandlung – nachhaltiger geht es nicht. Bereits in den Achtzigerjahren wurde das hohe Potenzial der Sophorolipide für Reinigungsmittel erkannt. Trotzdem waren sie jahrzehntelang nur in kleinen Mengen verfügbar und dementsprechend teuer. Es fehlte eine geeignete Methode, um das Produkt in industriellem Maßstab zu produzieren.


Viele Forscher waren daran gescheitert – bis zum Jahr 2010, als sich Evonik dieser Herausforderung annahm. Genauer: der heute bei Nutrition & Care angesiedelte Bereich Biobased Materials, unterstützt von der Creavis und der Verfahrenstechnik. Nach fünf Jahren intensiver Forschungsarbeit hatten die Wissenschaftler einen marktreifen biologischen Produktionsprozess entwickelt, der es erlaubte, Biotenside in großem Stil herzustellen.

1. Gewinnung

Stärke aus Pflanzen wird zu einfachen Zuckern verarbeitet.

2. Mikroorganismen

In einem Fermenter wachsen spezielle Mikroorganismen, die sich von dem Zucker und Öl ernähren. Diese Mikroorganismen produzieren in ihrem Stoffwechsel ein bestimmtes Biotensid.

3. Aufbereitung

Das Biotensid muss in der Aufreinigung von den Mikroorganismen und Nebenprodukten getrennt werden.

4. Lagerung

Das aufgereinigte Produkt wird in Tanks gelagert, bis es zum Verkauf abgefüllt wird. Dann dient es als Rohstoff für Pflege- oder Reinigungsmittel.

5. Zersetzung

Die Biotenside im Abwasser werden von Mikroorganismen in Kohlendioxid und Wasser zersetzt.

6. Nährstoffe

Kohlendioxid wird wieder von den Pflanzen aufgenommen und durch Fotosynthese verwertet.

1. Gewinnung

Stärke aus Pflanzen wird zu einfachen Zuckern verarbeitet.

2. Mikroorganismen

In einem Fermenter wachsen spezielle Mikroorganismen, die sich von dem Zucker und Öl ernähren. Diese Mikroorganismen produzieren in ihrem Stoffwechsel ein bestimmtes Biotensid.

3. Aufbereitung

Das Biotensid muss in der Aufreinigung von den Mikroorganismen und Nebenprodukten getrennt werden.

4. Lagerung

Das aufgereinigte Produkt wird in Tanks gelagert, bis es zum Verkauf abgefüllt wird. Dann dient es als Rohstoff für Pflege- oder Reinigungsmittel.

5. Zersetzung

Die Biotenside im Abwasser werden von Mikroorganismen in Kohlendioxid und Wasser zersetzt.

6. Nährstoffe

Kohlendioxid wird wieder von den Pflanzen aufgenommen und durch Fotosynthese verwertet.

ZIEL: MARKTFÜHRER BEI MILDEN TENSIDEN

Dieser Erfolg ist vor allem durch optimale Vernetzung möglich geworden: In einem interdisziplinären Team arbeiteten Fachleute über Abteilungs- und Segmentgrenzen hinweg zusammen. Zudem brachte die frühe Zusammenarbeit mit einem Industriepartner, der bereits einige Erfahrung mit Sophorolipiden hatte, die Entwicklung maßgeblich voran.


Der Schritt zur industriellen Produktion wurde mit dem erfolgreichen Scale-up bei Evonik Fermas in der slowakischen Stadt Slovenská Ľupča gemacht. Vor wenigen Jahren erfolgte der Markteintritt: Als eines der ersten Unternehmen verwendete Ecover, einer der führenden Anbieter von ökologisch produzierten Wasch- und Reinigungsmitteln, Produkte mit den bei Evonik Fermas hergestellten Sophorolipiden.


Darüber hinaus entwickelt Evonik weitere Biotenside, die beispielsweise aus Kokosöl gewonnen und in Shampoos und Duschgels verwendet werden. Oder Biotenside, die den Badespaß zu Hause erhöhen, indem sie für dichten, lang anhaltenden Schaum in der Badewanne sorgen. Mit all diesen Innovationen verfolgt Evonik ein Ziel: Marktführer in der Herstellung milder Tenside zu werden – und zwar nachhaltig.