Beschreibung
Aktuell wird diese Studie erstmalig erstellt. Wir planen die 1. Auflage im September 2023 zu publizieren.
Tenside sind chemische Verbindungen, die aus einem wasserabweisenden und einem wasseranziehenden Teil bestehen. Daher können Tenside mit hydrophoben und hydrophilen Substanzen interagieren: Sie verringern die Oberflächenspannung einer Flüssigkeit oder die Grenzflächenspannung zwischen zwei Phasen, etwa Wasser/Luft oder Wasser/Öl. Als grenzflächenaktive Chemikalien ermöglichen sie zum Beispiel die Vermischung von Wasser und Öl, die Ablösung von Schmutz oder die Bildung von Schaum.
Biobasierte Tenside (englisch: bio-based surfactants) werden ganz oder teilweise aus Biomasse gefertigt, also chemisch oder mikrobiell aus „renewable carbon“. In Europa werden biobasierte Tenside durch die Norm EN 17035 definiert, die Ende 2021 veröffentlicht wurde.
Vier Haupt-Typen von Tensiden
Grundsätzlich sind alle Tenside aus zwei Teilen aufgebaut, die beide ganz oder teilweise biobasiert sein können:
- einem langen, hydrophoben (wasserabweisenden) und lipophilen (fettliebenden), unpolaren Kohlenwasserstoffrest, meist einer Alkyl- oder Alkylbenzol-Gruppe (zum Beispiel Methyl-, Ethyl- oder Propylgruppen),
- einer kurzen, hydrophilen (wasserliebenden), polaren Molekülgruppe.
Für vollständig biobasierte Tenside kann z.B. der hydrophobe Teil aus Kokos- oder Palmöl und der hydrophile Teil aus einem Zuckerbestandteil wie Glucose oder Sorbit gewonnen werden.
Die Eigenschaften eines Tensids hängen vor allem von seiner funktionellen Gruppe, dem polaren „Kopf“ ab. Je nach der Ladung dieses hydrophilen Teils werden vier Haupttypen von Tensiden unterschieden.
Um bestimmte Eigenschaften zu erreichen, werden verschiedene Tensid-Typen miteinander kombiniert. Oft werden Tenside auch mit anderen Chemikalien gemischt, die einzelne Tensid-Eigenschaften ausgleichen.
Tenside aus biobasierten Rohstoffen
Tenside kommen in der Natur vor. Mehr als 90 Pflanzenfamilien enthalten Saponine, die beim Schütteln mit Wasser einen seifenartigen Schaum bilden und daher schon seit Jahrtausenden zum Waschen genutzt werden. Beispiele dafür sind Seifenkräuter, Seifenbäume, südamerikanische Seifenrindenbäume, aber auch Kastanien, Sojabohnen oder Quinoa. Natürliche Tenside sind auch die Phospholipide, die in den Membranen von pflanzlichen und tierischen Zellen vorkommen. Biotenside im engeren Wortsinne werden von Mikroorganismen, d.h. bestimmten Bakterien und Pilzen, auf der Basis nachwachsender Rohstoffe produziert.
Tenside zählen zu den ersten Alltagsprodukten, für die bereits heute in großem Umfang biogene Rohstoffe eingesetzt werden. Aktuell wird allerdings noch rund die Hälfte aller verbrauchten Tenside aus Erdöl-Derivaten gefertigt. Im Kontext von Bioökonomie und Klimaschutz, Kreislaufwirtschaft und Grüner Chemie geraten nun erneuerbare Rohstoffe für Tenside (wieder) verstärkt in den Blick, vor allem Zucker und Fettalkohole.
Die biotechnologische, mikrobielle Produktion von Biotensiden durch Mikroorganismen in Bioreaktoren ist im Vergleich zur chemischen Synthese noch teurer, erreicht aber zunehmend Marktreife. Mischungen von petrochemischen und biogenen Chemikalien werden als „bioattribuiert“, „anteilig biobasiert“ oder „mass-balanced grades“ vermarktet. Tenside auf rein pflanzlicher Basis werden als „vegane Putzmittel“ angeboten.
Biobasierte Tenside versprechen mehrfache Vorteile:
- mehr Unabhängigkeit von fossilen Rohstoffen, damit auch größere Versorgungssicherheit und weniger volatile Preise,
- neue Chancen für Land- und Forstwirtschaft, damit auch für wirtschaftsschwache Regionen,
- Verwertungsmöglichkeiten für organische Abfälle und Nebenprodukte, etwa aus der Papier- und Holzindustrie oder der Biotreibstoff-Produktion,
- ein geringerer ökologischer Fußabdruck, da Biomasse während ihres Wachstums CO2 aufnimmt und bei regionaler Produktion kürzere Transportwege verursacht,
- zum Teil auch technische Vorteile, etwa eine bessere Kompatibilität mit anderen (biogenen) Stoffen.
Biobasiert bedeutet nicht unbedingt umweltfreundlich
Tenside auf der Basis erneuerbarer Rohstoffe können von Kontroversen betroffen sein, etwa Diskussionen zu Agrarindustrie, Pestizideinsatz, Monokulturen, Gentechnik, Regenwald-Abholzung oder einer möglichen Konkurrenz von Nahrungsmittel- und Rohstoff-Produktion. Grundsätzlich gelten natürliche und biologische Inhaltsstoffe aber meist als nachhaltig, haben ein positives Umwelt-Image und genießen das Wohlwollen von öffentlicher Meinung und Gesetzgebern.
Die Wirkungen und Risiken, die Tenside und ihre Abbauprodukte für Gesundheit und Umwelt haben können, hängen vor allem von ihrer chemischen Struktur ab und nicht davon, ob der ursprünglich verwendete Kohlenstoff aus fossilen Quellen, Kohlendioxid oder Biomasse stammt.
Tenside sind grundsätzlich gefährlich für Wasserorganismen, weil sie die Zellmembranen lebender Organismen, z.B. die Kiemen von Fischen, schädigen und die Durchlässigkeit von Zellen für giftige Stoffe erhöhen können, etwa für Schwermetalle oder Pestizide. Tenside, die durch Kleinstlebewesen schlecht abgebaut werden, beispielsweise Produkte mit stark verzweigten Alkylketten, verursachen Schaumberge auf Gewässern. Tenside müssen deshalb biologisch abbaubar sein, das heißt zum Beispiel in Kläranlagen von Bakterien und Pilzen in harmlose Stoffwechselprodukte wie Wasser, Salze und Biomasse zerlegt werden können. In Deutschland schreibt das Detergentiengesetz schon seit 1961 vor, dass Tenside in Waschmitteln unter Sauerstoffeinwirkung (d.h. in Kläranlagen) zu mindestens 80% biologisch abbaubar sein müssen. Tenside aus nachwachsenden Rohstoffen sind dabei oft im Vorteil, weil lineare Kohlenstoffketten von Mikroorganismen leicht umgewandelt werden und nur kurze Zeit im Wasser verbleiben. Besonders umweltverträgliche Tenside sind auch mit wenig oder ohne Sauerstoff abbaubar, etwa in Sickergruben.
In Europa (EU und EWR) gilt mittlerweile die EU-Detergenzienverordnung (Verordnung (EG) Nr.648/2004), die für Tenside über die Primärabbaubarkeit hinaus die vollständige aeorobe biologische Abbaubarkeit vorschreibt.
→ Ceresana bietet Marktstudien zum Weltmarkt für alle Tenside und zu einzelnen Anwendungsgebieten an, das heißt zu Farben und Lacken, Druckfarben, Bioziden und Kunststoff-Additiven. Eine aktuelle Ceresana-Studie behandelt speziell den Markt für biobasierte Farben und Lacke. Ceresana hat auch den Weltmarkt für Komplexbildner untersucht, die oft mit Tensiden kombiniert werden.
