Nachhaltige Tenside auf Pflanzenölbasis

Projektteam: Unten von links nach rechts: Prof. Dr. Viktoriia Wagner, Carolin Ganas und Frerik Jumpertz. Oben von links nach rechts: Prof. Dr. Ulrich Schörken, Prof. Dr. Birgit Glüsen und Edda John (Bild: Thilo Schmülgen/TH Köln)

Forschungsteam setzt auf nachwachsende Rohstoffe und innovative Verbindungen.

Tenside für Seifen oder Waschmittel sind mit einer weltweiten Jahresproduktion von über 18 Millionen Tonnen nach Kunststoffen die zweitgrößte Klasse chemischer Produkte. Die TH Köln arbeitet schon seit mehreren Jahren an biobasierten Chemikalien, um diesen Industriezweig nachhaltiger zu gestalten. Zwei neue Projekte widmen sich nun der Erforschung umweltfreundlicher Tenside.

„Die überwiegende Mehrheit der heute verwendeten Tenside wird petrochemisch hergestellt, stammt also aus Erdöl. In unseren Vorhaben arbeiten wir daran, Pflanzenöle als Ausgangsmaterial zu nutzen“, sagt Prof. Dr. Ulrich Schörken, der die beiden Projekte leitet. Dies leiste einen Beitrag zur Transformation in eine CO2-neutrale Gesellschaft und sorge dafür, dass weniger umweltschädliche Chemikalien in die Natur gelangen.

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 Linker-verbrückte Tenside auf Basis nachwachsender Rohstoffe

Im Forschungsprojekt „CombiOne“ sollen Tenside entstehen, deren Komponenten über neuartige Linker verbunden sind. „Auch hier arbeiten wir vollständig mit nachwachsenden Rohstoffen: Jedes Tensid besteht aus einem wasserabweisenden Teil und einem wasserliebenden Teil, für den wir natürliche Aminosäuren oder Zucker verwenden. Gekoppelt wird dies über Linker, zum Beispiel auf Basis von Zitronensäure, die beide Teile miteinander verbinden können“, so Schörken.

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.

Über die Projekte

Das Projekt BioTense ist eine Forschungskooperation von Prof. Dr. Ulrich Schörken, Prof. Dr. Birgit Glüsen und Prof. Dr. Viktoriia Wagner. Fördermittelgeber ist das Ministerium für Kultur und Wissenschaft des Landes Nordrhein-Westfalen über das Programm FF HAW-Kooperation (Förderkennzeichen 005-2302-026).

CombiOne wird über drei Jahre vom Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft im Förderprogramm „Nachwachsende Rohstoffe“ gefördert (Förderkennzeichen 2221NR005X) unter Beteiligung von Prof. Dr. Ulrich Schörken und Prof. Dr. Birgit Glüsen gemeinsam mit den Industriepartnern BASF Personal Care & Nutrition GmbH und Henkel AG & Co. KGaA.

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