Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHTBiobasierte Chemikalien in Reinigungs- und Pflegeprodukten
Biobasierte Chemikalien spielen in verschiedensten Consumer-Care-Märkten eine zunehmend wichtige Rolle. Egal ob in der Kosmetikbranche, für Reinigungsmittel, in der medizinischen Versorgung oder für industrielle Anwendungen – nachhaltig und gleichzeitig kostengünstig produzierte Primärprodukte versprechen einen hohen Absatz. Aktuell forscht Fraunhofer UMSICHT an der katalytischen Herstellung von Milchsäure und ihrer Salze. Beabsichtigt ist die wirtschaftliche Anwendung in möglichst vielen Marktsegmenten.
Fraunhofer UMSICHT entwickelt ausgehend von biobasierten Rohstoffen über katalytische Prozesse Primärprodukte, die in einem breiten Anwendungsfeld eingesetzt werden können. »Wir setzen Alkohole, Lipide oder Zucker zu höheren Alkoholen, Säuren, Estern oder Organosalzen um. Anwendung finden diese Primärprodukte in den unterschiedlichsten Märkten: kleine, qualitativ hochwertige Mengen im Health- und Personal-Care-Bereich wie der Pharma-, Lebensmittel- und Kosmetikindustrie. Im Bereich Home-Care und Industrial- & Institutional-Cleaning kommen die Produkte in großen Mengen, z. B. als Reinigungsmittel zum Einsatz«, erklärt Dr. Jürgen Grän-Heedfeld, Gruppe Biobasierte Chemikalien.
Anwendungsvielfalt von Milchsäurederivaten
Solange fossile Rohstoffquellen noch verfügbar und bezahlbar sind, ist der Wechsel auf biobasierte Chemikalien vor allem eine Kostenfrage. Effizient und kostengünstig sowie gleichzeitig vielseitig einsetzbar in Endprodukten ist Milchsäure in Form ihrer Salze, den Laktaten. Das aus dem Herstellungsprozess hervorgehende Rohprodukt kann ohne große Aufbereitung bspw. als Enteisungsmittel verwendet werden. Abgetrennte und gereinigte Milchsäure lässt sich in Kosmetika, als Konservierungsmittel und zur pH-Einstellung in der Lebensmittelindustrie wie auch zur Desinfektion in verschiedensten Bereichen einsetzen. In der Chemie ist Milchsäure eine Basischemikalie, die bspw. als Synthesebaustein für PLA (Polymilchsäure – EN: Polylactic Acid) eingesetzt wird einem biokompatiblen, verformbaren Kunststoff. Darüber hinaus sind Milchsäure-Ester als »grüne« Lösungsmittel verwendbar.
Synthese von Milchsäuresalzen und Upscaling
»Für die Synthese der Laktate setzen wir mehrwertige Alkohole oder Zucker ein. Als Nebenprodukt der Reaktion entsteht reiner Wasserstoff. Die Produkte sind unbedenklich, zumal sie in Nahrungsmitteln und Getränken enthalten sind«, erklärt Dr. Jürgen Grän-Heedfeld das von Fraunhofer UMSICHT entwickelte chemisch-katalytische Syntheseverfahren. Die Herstellung mittels des katalytischen Prozesses erfolgt unter alkalischen Bedingungen bei Temperaturen bis 200 Grad und Drücken bis 20 bar. Bei der Prozessentwicklung kommen druckbeständige Reaktoren von 50 Millilitern bis 20 Litern Nutzvolumen zum Einsatz. »Mit unseren Apparaturen können nicht nur erste Proben für Analysen, sondern ebenso Muster für Industriekunden in der Größenordnung von bis zu 50 kg hergestellt werden. Mit diesem Upscaling lassen sich wichtige Erkenntnisse für die Übertragung des Prozesses auf die industrielle Produktion gewinnen«, fasst Dr. Grän-Heedfeld zusammen.