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Die fleißigen Verbindungen

Eine kurze Einführung in die Welt der Tenside

Die fleißigen Verbindungen – Eine kurze Einführung in die Welt der Tenside

© Verband TEGEWA e. V. 2014

Impressum

HerausgeberVerband der Hersteller von Textil-, Papier-,Leder- und Pelzhilfs- und -farbmitteln, Tensiden,Komplexbildnern, Antimikrobiellen Mitteln,Polymeren Flockungsmitteln, Kos metischenRohstoffen und Pharmazeutischen Hilfsstoffenoder verwandten ProduktenVerband TEGEWA e. V. Frankfurt am Main

Satz und LayoutV. Com � 55218 Ingelheim

Foto TitelClipdealer Alex Max

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Inhalt

Tenside: Die fleißigen VerbindungenEinige einleitende Bemerkungen 4

Geschichte der Tenside 5

Die Chemie der Tenside 8

Wirtschaftliche Bedeutung von Tensiden 15

Anwendungsgebiete von Tensiden 16

Tenside – Relevanz für Umwelt und Verbraucher,umweltpolitische Konsequenzen und Strategien der Industrie 23

Tenside und nachwachsende Rohstoffe 31

Ausblick 34

Anhang

Umweltverträglichkeit im Test 35

Glossar 42

Literatur 45

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Tenside: Die fleißigen Verbindungen

Einige einleitende Bemerkungen

Natürliche und synthetische oberflächen- bzw.waschaktive Stoffe (Tenside) sind im täglichenLeben so wichtig, dass uns meist gar nichtbewusst wird, was wir ihnen alles verdanken.Stellen Sie sich nur einen Tag ohne Tensidevor: Die Zahnpasta wäre keine homogene Paste – sie schäumt nicht während des Zähne-putzens und lässt sich nicht richtig verteilen.Rasierschaum gibt es überhaupt nicht. DieGesichtscreme sieht nicht nur unappetitlichaus, sie zieht auch kaum in die Haut ein. DerPVC-Boden im Büro ist spiegelglatt und derDrucker hat eine maximale Auflösung voneinem Zentimeter. Das Geschirr vom Abend-essen wird nicht so richtig sauber, von der großen Wäsche ganz zu schweigen. Das ent-spannende Schaumbad entfällt. Und ohnenatürliche Tenside in Ihren Verdauungssäftenwürde Ihnen das Abendessen so schwer imMagen liegen, dass Sie um Ihren Schlaf ge-bracht würden. Das sind nur einige Beispielevon vielen, die zeigen, dass die Leistungen vonTensiden in industriellen Prozessen wie im per-sönlichen Leben schlicht unverzichtbar sind.Schon jetzt zeichnen sich darüber hinausZukunftsperspektiven wie die Steigerung derAusbeute von Öllagerstätten mithilfe speziellerTenside oder auch die Entwicklung völlig neuar-tiger Reinigungs- und Lösemittel oder auchKunststoffweichmachern auf der Basis derNanotechnik ab. Oder dachten Sie, Tensideseien nur in Waschpulvern enthalten?

Die vorliegende Broschüre soll Ihnen fundierteInformationen über die Chemie und die vielfälti-gen Anwendungsmöglichkeiten der Tenside andie Hand geben. Als um die Mitte der achtzigerJahre die erste Print-Ausgabe dieser Informa-tionsschrift erarbeitet wurde, war die Entwick-

lung von Umweltbewusstsein in Gesellschaft,Politik und Wirtschaft in vollem Gange. DieTenside rückten damals in den Mittelpunkt desöffentlichen Interesses, weil sie als eine der amweitesten verbreiteten chemischen Stoffgrup-pen des täglichen Bedarfs eine große Rollespielen – sowohl im Haushalt als auch bei indu-striellen Anwendungen. Außerdem stellen siedamit auch eine mengenmäßig bedeutsameGröße dar: Allein in Westeuropa werden heutejährlich mehr als 2 Millionen Tonnen Tensideverwendet, von denen beträchtliche Mengenam Ende des Verwendungszyklus ins Abwassergelangen. Auch die Wissenschaft beschäftigtsich bis heute ausgiebig mit Tensiden, so dassinzwischen eine Vielzahl von Untersuchungen,aufgrund des soeben genannten Sachverhaltesbeispielsweise zu ihrer biologischen Abbaubar-keit, auf dem Markt erhältlich ist.

Der Verband TEGEWA und der von ihm re-präsentierte Teil der deutschen chemischenIndustrie griffen das kritische Interesse derÖffentlichkeit auf und steuerten u. a. die Infor-mationsschrift „Die fleißigen Verbindungen,Wissenswertes über Tenside“ bei. Der Erfolgübertraf alle Erwartungen: Insgesamt wurdenmehr als 150.000 Exemplare dieser Broschürean Interessierte verteilt. Vor allem für denChemieunterricht an Schulen wurde sie alswertvoller Beitrag begrüßt.

In dieser Neuauflage sollen neben der Entsteh-ungsgeschichte, den Anwendungsgebieten undausführlichen Informationen zur Tensid-Chemieauch aktuelle Erkenntnisse und neue Entwick-lungen vorgestellt werden. Die Verwendung vonFachbegriffen ist in manchen Fällen unvermeid-bar, die wichtigsten werden im Glossar erklärt.Auch über die Chemie der Tenside wird einiges

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zu berichten sein, dies jedoch in einer Form,die auch für die „chemiefernen“ Leserinnen undLeser nachvollziehbar und verständlich seinsoll. Die Kapitel bauen nicht zwingend aufeinan-der auf, sondern können in unterschiedlicherReihenfolge oder auch selektiv gelesen werden.Es empfiehlt sich jedoch, sich ein wenig Zeit zunehmen und die Broschüre während einer Fahrtim Zug oder einer Flugreise zum Geschäfts-partner von Seite Eins bis zum Ende durchzule-

sen. Am Ende angekommen, sollte die neueMitarbeiterin im Geschäftsbereich Tenside, derRedakteur, der einen Hintergrundbericht zuden Tensiden anfertigen soll oder die Chemie-lehrerin, die ihre Schülerinnen und Schüler indie Welt einer interessanten Substanzklassemit hohem anwendungstechnischem Potenzialeinführen möchte, ein Grundwissen erlangthaben, das eine weitere Beschäftigung mit denfleißigen Verbindungen erleichtert.

Kurzer geschichtlicher Abriss

2500 v. Chr.: „Erfindung“ der Seife durch die Sumerer

7. Jahrhundert n. Chr.: Die Kunst der Seifenherstellung gelangt nach Spanien

14. und 15. Jahrhundert: Entwicklung des Handwerks der Seifensiederei in Europa

Anfang des 19. Jahrhunderts: Entschlüsselung der Struktur der Seife

Anfang des 20. Jahrhunderts: Entstehung der Tensid-Chemie, ausgedehnte Forschungen und Ausweitung der Anwendungsgebiete

Seife ist das erste, vom Menschen künstlichaus Fett und Alkali (der Begriff kommt aus dem Arabischen für Pottasche oder Aschen-satz) hergestellte Tensid. Ein auf die Zeit um2500 v. Chr. datiertes, auf eine Tonschiefertafeleingeritztes Seifenrezept liefert den Hinweis,

dass bereits die Sumerer in MesopotamienSeife aus Holzasche und tierischem oder pflanz-lichem Fett herstellten.

Im Altertum stand Seife im Ruf eines wirkungs-vollen Heilmittels, sie wurde aber auch als

Geschichte der Tenside

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„Haarfestiger“ verwendet. Gallier und Ger-manen verwendeten Seife zum Bleichen undFormen ihrer Haare und stellten beim späterenReinigen mit Wasser fest, dass sich Schaumentwickelte, der den Reinigungsvorgang förder-te. Die dunkelhaarigen Römerinnen besorgtensich Seifenkugeln aus den germanischenGrenzprovinzen, rieben ihre Haare damit ein,setzten sie stundenlang der Sonne aus underblondeten auf diese Weise. Der Schritt vomWaschen der Haare zum Reinigen des Körpersund der Kleidung war nun nicht mehr weit. Derin Rom lebende Arzt Galenus empfahl bereitsim 2. Jahrhundert n. Chr. Seife als Heil-, aberauch als Reinigungsmittel.

Mit den Mauren gelangte im 7. Jahrhundert n. Chr. die Kunst der Seifenherstellung nachSpanien. Dort und im benachbarten Südfrank-reich entwickelten sich die ersten europäischenZentren der Seifenherstellung. Die Seife be-gann, sich zum Handelsartikel zu entwickeln.Weitere Zentren der Seifenherstellung entstan-den in Venedig, Genua, Wien, Augsburg undNürnberg. Die französischen und italienischenMittelmeerhäfen waren die ersten großenUmschlagplätze für Seife. Kernseife heißt inFrankreich noch heute „Savon de Marseille“.

Im 14. und 15. Jahrhundert entwickelte sichdas Handwerk der Seifensiederei. Es behielt

seine führende Rolle in der Seifenherstellungbis zum Anbruch des Industriezeitalters. DieFortschritte in der Wissenschaft der Chemieund die Entwicklung industrieller Fertigungs-techniken schufen die Voraussetzungen für denAufstieg der synthetischen Tenside zu einer derbedeutendsten Stoffgruppen in der Hilfs- undWaschmittelchemie.

Dem französischen Chemiker Michel EugeneChevreul gelang es in den Jahren 1811 bis1823, die Struktur der Seife, des ursprünglich-sten Tensids, zu entschlüsseln. Als Folge davonkonnte man einen Zusammenhang zwischender molekularen Struktur und Reinigungs-wirkung der Seife herstellen und weitere Sub-stanzen mit ähnlichen tensidischen Eigen-schaften synthetisieren.

Da die klassische Seife mit ihrer Alkalität (= Eigenschaften von Basen, wie z. B. dieGefahr der Verätzung), ihrer Anfälligkeit gegen-über hartem Wasser, ihrer Unlöslichkeit inSäuren, ihrer Unbeständigkeit gegen andereChemikalien sowie ihrer geringen Hautverträg-lichkeit viel zu wünschen übrig ließ, wurde insbesondere ab Ende des 19., Anfang des 20. Jahrhunderts intensiv an besseren Lösungengeforscht. Insbesondere deutsche Forschergaben den Anstoß zu der schnellen Entwicklungin der Tensid-Chemie. Mit der Ausweitung der

Wäscherei in Ägypten (nach einem Wandbild um 600 v. C.)

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Anwendungsgebiete der Tenside wuchs auchderen wirtschaftliche Bedeutung. Die Anzahl derPatente nahm ab 1930 sprunghaft zu. HoheInvestitionen in neu entstehende Märkte wurdengetätigt. Alle führenden Chemie-Unternehmenfast aller Industrienationen befanden sich ineinem rasanten Wettlauf um die Entwicklungimmer besserer Tenside.

Heute gehört die Tensid-Chemie zu den ambesten erforschten und wissenschaftlich er-

schlossenen Gebieten. Die Entwicklung neuerMethoden bei der Analyse und Strukturaufklä-rung von Tensidmolekülen, die unterschiedli-chen chromatographischen Methoden, Infrarot-und Ultraviolettspektroskopie, die Messung vonLichtstreuung und Kernspinresonanz, Unter-suchungen mit Röntgenstrahlen, Isotopen undElektronenmikroskopen trugen ganz wesentlichdazu bei.

Tenside – auch in der Natur unersetzbar

Der Name „Tenside“ leitet sich vom lateinischen Namen für ein Phänomen ab, das in der Natur überallzu finden ist – von „tensio“, was so viel heißt wie „Spannung“. Gemeint ist hier die Kraft, die zweiPhasen, wie eine Flüssigkeit und einen Feststoff, die miteinander in Kontakt stehen, zusammenhältund in den Grenzflächen zwischen den Phasen zu Spannungen führt.

Tatsächlich sind Tenside überlebenswichtig: Flora und Fauna (einschließlich des Menschen) produzie-ren Tenside für ihr Leben und Überleben. Im Organismus von Pflanzen, Tieren und Menschen müssenFlüssigkeiten und Stoffe zahllose Grenzen überwinden – vom Verdauungstrakt zum Blut, aus derAtemluft durch die Lunge zum Blut und umgekehrt, von Zelle zu Zelle – um Leben zu spenden und zu erhalten. Beispiele für solch natürliche Tenside sind das Lecithin und seine Verwandten: Als Be-standteile der äußeren und inneren Zellmembranen verhindern sie das Eindringen unerwünschterStoffe in die Zellen. Anderen wiederum ebnen sie den Weg ins Zellinnere.

So sind natürliche Tenside in erheblichem Umfang am Stoffwechsel beteiligt. Ohne natürliche Tensidekönnte unser Körper auch eine so wichtige Funktion wie die Atmung nicht bewältigen. Mit ihrer Hilfewird der Austausch von Gasen über die Lunge ins Blut und umgekehrt ermöglicht und sichergestellt,dass die Lungenbläschen – jene Teile der Lunge, in denen der Gasaustausch zwischen eingeatmeterLuft und Blut stattfindet – beim Ausatmen nicht verkleben, sondern sich für den nächsten Atemzugwieder öffnen. Schließlich würde auch die Fettverdauung ohne Tenside kaum funktionieren: Die amfleißigsten produzierten natürlichen Tenside sind die aus der Leber stammenden Gallensäuren, dienebenbei von Menschen auch als Gallseife genutzt werden. Sie haben die Aufgabe, Fette aus derNahrung für die Verdauung vorzubereiten.

Menschliche Leber und chemische Industrie stehen sich in nichts nach: knapp 82 Millionen Bundes-bürger produzieren auf natürlichem Wege jedes Jahr in ihrer Leber ungefähr die gleiche Menge anTensiden, die von der Industrie für den Verbrauch in Deutschland synthetisch hergestellt wird: mehrals 500.000 Tonnen.

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Alle Tenside, auch die Seife, zeigen eine typi-sche Besonderheit des Molekülbaus. Ver-einfacht stellt man ein Tensidmolekül wie einStreichholz als Stäbchen mit einem dickenEnde dar. Dieser „Kopf“ ist wasserliebend(hydrophil), der Stab dagegen ist wasserab-

Der hydrophobe Anteil ist bei allen Tensidenähnlich und besteht aus einem langkettigenungeladenen Kohlenwasserstoffrest, manchmalin Verbindung mit einem Benzolring. Der hydro-phile Anteil kann sehr unterschiedlich sein,trägt jedoch meistens eine elektrische Ladung.Deshalb werden die Tenside je nach Charakterihrer hydrophilen Gruppe in vier Klassen einge-teilt: Anionische, nichtionische, kationische undamphotere (= zwitterionische) Tenside. Der

weisend (hydrophob) und wendet sich vomWasser ab. Die widerstrebenden Merkmale derbeiden Bauteile des Tensidmoleküls sind derGrund für seine grenzflächenaktiven Eigen-schaften: Das Stäbchen wird vom Wasser abge-stoßen, der Kopf angezogen.

ungeladene (= „unpolare“) Kohlenwasser-stoffrest kann, ebenso wie die hydrophileGruppe, beliebig variiert werden, so dass sicheine fast unendliche Vielzahl möglicher Struk-turen ergibt. Die folgende Tabelle stellt einigewichtige Vertreter der gängigen Tenside vorund führt beispielhaft die entsprechenden An-wendungsbereiche für die speziellen Tensidebzw. für Kombinationen von Tensiden (Tensid-mischungen) auf.

Hydrophobe Baugruppe, d. h.wasserunlöslich bzw. fettlöslich

Hydrophile Baugruppe, d. h. wasserlöslich bzw. fettunlöslich

Darstellung als Streichholzmodell:

Tensidklasse

Anionisches Tensid(Aniontensid)

Beispiele

R-CH2COONa

R-CH2-O-SO3

R-CH2-O(-CH2-CH2-O) n-SO3Na

Varianten(Kohlenwasser-

stoffrest)

R = C10 – C16

R = C11 – 13

R = C11 – 13n = 2

Verwendung

Körperpflege,Reinigung imHaushalt

Kosmetik

Kosmetik,Reinigung imHaushalt

ChemischeBezeichnung

Alkylcarboxylat

Fettalkoholsulfate

Fettalkoholether-sulfate

Kürzel

Seife

FAS

FAES

-

Die Chemie der Tenside

Struktur

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Anionische Tenside sind waschaktive Sub-stanzen, die eine negativ geladene hydrophilefunktionelle Gruppe besitzen. Sie stellen heut-zutage gemeinsam mit den nichtionischenTensiden die wichtigste Klasse der Tenside dar.Zu ihnen gehören neben den klassischen Seifen

zum Beispiel die Fettalkoholsulfate undFettalkoholethersulfate sowie die linearenAlkylbenzolsulfonate, welche aufgrund ihrergünstigen technischen Eigenschaften zu denwichtigsten Waschmitteltensiden zählen.

Der hydrophile Anteil der nichtionischenTenside besteht aus stark polaren chemischenBindungen (-OH = Alkohol; –O– = Ether), derhydrophobe Anteil wie bei anderen Tensid-gruppen aus einem langkettigen Kohlenwasser-stoffrest. Zu den nichtionischen Tensiden zählen z. B. ethoxylierte Fettalkohole oder Fett-säuren sowie die Alkylpolyglucoside (Zucker-tenside). Bei den meisten nichtionischen

Tensiden zeigt sich eine abnehmende Löslich-keit mit steigender Temperatur. Ab einer kriti-schen Temperatur – dem Trübungspunkt –kommt es zur Entmischung von Tensid undwässriger Phase. In den meisten modernenWasch- und Reinigungsmitteln sind anionischeund nichtionische Tenside miteinander kombi-niert; die Vorteile der einzelnen Tenside könnensich optimal ergänzen.

Bei den kationischen Tensiden ist der hydro-phobe Kohlenwasserstoffrest mit einer hydro-philen, stickstoffhaltigen Gruppe verbunden, dieeine positive Ladung trägt (R4N+). KationischeTenside werden z. B. als Weichspüler für Texti-lien eingesetzt. Gewisse Typen zeigen eine bio-

zide Wirkung und werden deshalb als Desin-fektionsmittel eingesetzt. In Haarnachspül-mitteln verhindern sie die statische Aufladungdes Haares, verbessern die Kämmbarkeit undschützen das Haar vor mechanischer Schädi-gung (z. B. Bürsten).

Nichtionisches Tensid(Niotensid)

R-CH2-O(-CH2-CH2-O)nHR = C10–18,n = 3–15

Wasch- undReinigungs-mittel, Emulgator

Fettalkohol-ethoxylat

FAEO

Kationisches Tensid (Kationtensid)

n = 10 –16 Wäsche-weichspüler

QuaternäreDialkyl-ammoniumester

Ester-Quats

Tensidklasse Beispiele Varianten

R1+R2 = C12 – C16

R =C10 – C13

Verwendung

Flüssigwasch-mittel,Geschirrspül-mittel

Waschmittel


SekundäresAlkansulfonat

LinearesAlkylbenzolsulfonat

Kürzel

SAS

LAS

R1

R2

R

CH-SO3Na

SO3Na

HO–H2C–H2C

H3C

O(CH2) 2-O-C-(CH2)n-CH3

Cl -+

(CH2) 2-O-C-(CH2)n-CH3

N+O

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Amphotere Tenside enthalten eine negativ undeine positiv geladene Gruppe im hydrophilenTeil des Moleküls. Wichtigste synthetischeVertreter sind die Betaine. Darüber hinaus gibtes wichtige natürliche amphotere Tenside, z. B.das Lecithin des Eigelbs. Diese Tenside werden,

kombiniert mit anionischen Tensiden, in Haar-shampoos und in anderen Kosmetikprodukteneingesetzt, da sie die Hautverträglichkeit vonanionischen Tensiden wesentlich verbessernhelfen und zur Schaumstabilisierung beitragen.

Tensidklasse

Amphoteres Tensid(Amphotensid)

Beispiele Varianten

R1 = C12–18,

R2, R3 = CH3

Verwendung

Kosmetik,Spülmittel


Betain

Kürzel

R1– N+– CH2 – COO - -+R2

R3

Das Wassermolekül besitzt aufgrund seinesgewinkelten Baus zwei polare Enden (Abb. a).Die einzelnen Wassermoleküle lagern sich mitentgegengesetzter Polarisierung aneinander(Abb. b) und die dabei auftretenden elektro-statischen Wechselwirkungen halten dieWassermoleküle zusammen. Diese Art desZusammenhalts heißt Wasserstoffbrücke.

Wirkmechanismen

Herabsetzen von Oberflächenspannung

Wasserstoffbrücke

Abb. a Abb. b

Verantwortlich dafür, dass kleine Insekten aufdem Wasser laufen und eine Rasierklinge odereine Büroklammer auf der Wasseroberflächeschwimmen können, ist die Oberflächenspan-nung des Wassers. Dies ist eine Eigenschaft,die dazu führt, dass sich die Oberfläche einerFlüssigkeit wie eine elastische Folie verhält undeinen möglichst glatten Zustand mit minimalerdreidimensionaler Ausdehnung anstrebt.

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Die Größe der Oberflächenspannung hängt imWesentlichen von der Stärke der Anziehungs-kräfte zwischen den Flüssigkeitsmolekülen ab,also der Stärke der Wasserstoffbrücke. Wasserhat infolge der hohen Polarität der Wasser-moleküle und der dadurch bedingten starkenWasserstoffbrücken eine sehr große Ober-flächenspannung.

Tensidmoleküle setzen diese Oberflächen-spannung deutlich herab. Erklären kann man

dies mit Hilfe ihrer grenzflächenaktiven Wirk-samkeit, was durch den englischen Namen desTensids „Surfactant = Surface active agent“deutlich zum Ausdruck gebracht wird. Grenz-flächen sind die Kontaktstellen zwischen Syste-men (Phasen) unterschiedlicher Aggregatszu-stände (z. B. Grenzfläche Wasser – Luft). Aberauch zwischen zwei flüssigen Phasen, die sichnicht vermischen – wie z. B. Öl und Wasser –liegt eine Grenzfläche vor.

Luft

Wasser

Grenzfläche

Durch Zugabe von Tensiden wird der Zusam-menhalt der Wassermoleküle geschwächt undsomit die Oberflächenspannung verringert:Jedes unpolare Ende eines Tensidmolekülsstrebt in eine unpolare Umgebung (= Luft) und der hydrophile Molekülteil ragt dabei inRichtung polarer wässriger Lösung. DieseAnordnung an Phasengrenzflächen ist fürTenside energetisch günstig, denn der hydro-phobe und der hydrophile Molekülteil desTensids können sich dort so orientieren, dassmolekulare Abstoßungskräfte mit der jeweiligenPhase minimiert und molekulare Anziehungs-

kräfte maximiert werden. An der Wasserober-fläche befinden sich nun zwischen den Wasser-molekülen polare Gruppen des Tensids. DieAnziehung zwischen den Wassermolekülendurch die starke Wasserstoffbrücke wird da-durch vermindert und somit ist der Zusammen-halt der Wassermoleküle geschwächt.

Würden daher ein paar Tropfen eines Spülmit-tels in das Wasser gegeben, so ginge das In-sekt, die Rasierklinge oder die Büroklammeraugenblicklich unter, das Wasser hätte „keineHaut“ mehr.

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Bildung von „Micellen“

Wenn die Phasengrenzflächen vollständig mitTensidmolekülen belegt sind, diffundieren dieTensidmoleküle in die Lösung und lagern sichdort kugelig zusammen. Solche Kugeln ausTensidmolekülen nennt man Micellen (lat.: mica= Körnchen). Dies sind Teilchenverbände von50 –1000 Molekülen mit unterschiedlicherForm, abhängig vom jeweiligen Tensid.

Bei den Micellen zeigen die hydrophobenKohlenwasserstoffketten in das Innere derKugeln, die hydrophilen Gruppen bilden mitWassermolekülen Wasserstoffbrücken-Bindun-gen. Für jedes Tensid gibt es eine spezifischeKonzentration, oberhalb derer die Micellbildung

beginnt. Sie wird als kritische Micellbildungs-konzentration (CMC) bezeichnet. Da die Micell-bildung genau bei der Tensidkonzentration ein-setzt, bei der die Oberfläche weitgehend belegtist, ändert sich die Oberflächenspannung derFlüssigkeit nach einer weiteren Zuführung desTensids nicht mehr. Viele Eigenschaften vonTensidlösungen, z. B. Schaumbildung, Wasch-wirkung und Emulgiervermögen kommen erstvoll zum Tragen, nachdem die kritische Micell-bildungskonzentration erreicht ist.

Der CMC-Wert hängt stark von der Struktur der Tenside ab. Aufgrund ihrer Ladung stoßensich ionische Tensidmoleküle gegenseitig ab.Die Micellbildung setzt daher bei ihnen erst abeiner recht hohen Konzentration ein. Nicht-ionische Tenside tragen keine Ladung, so dassdie für die Micellenbildung erforderliche Kon-zentration erheblich niedriger ist. Für den prak-tischen Einsatz in der Anwendung heißt das,dass bei nichtionischen Tensiden geringereMengen ausreichen, um die volle Wirkung desTensids zu erhalten. Auch die Form der Micel-len hängt von der Tensidkonzentration ab. Inverdünnten Tensidlösungen bilden sich bevor-zugt Kugelmicellen, bei höherer Tensidkonzen-tration ergeben sich größere stabförmigeMicellen.

Schmutz / Öl

In das Innere solcher Kugelmicellen könnenhydrophobe Substanzen (z. B. Öle) aufgenom-men und auf diese Weise in Wasser gelöst

(= „solubilisiert“) werden. Dies erklärt die emul-gierende Wirkung von Tensiden, auf die im fol-genden Abschnitt näher einzugehen sein wird.

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Emulgiervermögen –Dispergiervermögen

Mayonnaise enthält laut Aufdruck auf dem GlasÖl und Wasser. Möchte man Mayonnaise selbstherstellen und gießt zu diesem Zweck Öl in eineGlasschüssel und gibt dann Wasser hinzu, sokann man beobachten, dass die beiden Flüssig-keiten sich nicht miteinander vermischen:unten bleibt das schwere Wasser, oben dasleichtere Öl. Auch mit dem Schneebesen lassensich die beiden Flüssigkeiten nicht vermischen.Zwar wechseln einige Wassertröpfchen zum Ölund einige Öltröpfchen zum Wasser, aber so-bald man das Rühren einstellt, kehrt Öl zu Ölund Wasser zu Wasser zurück: Die Phasen tren-nen sich wieder. Der Trick für selbstgemachteMayonnaise lautet: Eigelb hinzugeben. Darinsind natürliche, grenzflächenaktive Substanzen– beispielsweise Lecithin – enthalten, die dasVermischen, d. h. das „Emulgieren“, ermögli-chen. Emulgatoren haben eine Affinität zu bei-den Flüssigkeiten. Sie setzen die Grenzflächen-spannung herab, beim Rühren entsteht Mayon-naise. Ihre Ölkonzentration kann 65 Prozenterreichen.

Sind kleinste Öltröpfchen, z. B. Mineralöl, vonWasser umgeben, so spricht man von einer „Öl-in-Wasser“-(O/W-)Emulsion. Wird umge-kehrt Wasser in einer nichtwässrigen Flüssig-keit fein verteilt, so entsteht eine „Wasser-in-Öl“(W/O-)Emulsion.

Bei Lebensmitteln finden sich viele Beispiele für Emulgatoren: so ist Kuhmilch eine O/W-Emulsion, in der etwa 3,8% Fett in der wässri-gen Phase verteilt sind. Butter dagegen ist eineW/O-Emulsion, in der bis zu 20% Wasser ver-teilt sein können.

Bei der bekanntesten und am weitesten ver-breiteten Anwendung von Tensiden – beimWaschen und Reinigen – werden neben flüssi-gen Ölen auch feste Rückstände, z. B. Schmutz-partikel, von den Fasern und Oberflächen ent-fernt und in Lösung gehalten. Dieser Vorgangwird „Dispergieren“ genannt. Das Tensid sorgtdafür, dass die Feststoffe in Lösung bleibenund sich nicht wieder absetzen. Doch nicht nurdas, Tensidmoleküle zerkleinern die Schmutz-partikel auch und schließen sie ein, so dass derSchmutz mit der Waschlauge entfernt werdenkann.

Benetzen wasserabweisender(hydrophober) Flächen

Viele Anwendungen von Tensiden basieren darauf, dass diese die Benetzung der Ober-fläche eines festen Körpers mit einer Flüssig-keit ermöglichen oder verbessern. Der Grad der Benetzung ist abhängig von der Ober-flächenspannung der Flüssigkeit und der Struk-tur des Festkörpers. Eine geringe Oberflächen-spannung der Flüssigkeit und eine hohe Ober-flächenspannung des Festkörpers begünstigeneine Benetzung. Weil z. B. Glas eine deutlichhöhere Oberflächenspannung als viele Kunst-stoffe hat, wird Glas von Wasser benetzt,hydrophobe Oberflächen wie Polyester oderPolyamid jedoch nicht.

Tenside, die eingesetzt werden, um Oberflä-chen besser zu benetzen, bezeichnet man alsNetzmittel. Das bekannteste Beispiel für dieAnwendung der Netzeigenschaften von Ten-siden ist sicherlich das Wäschewaschen. Füreinen effektiven Waschprozess sollte eine mög-O/W W/O

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lichst vollständige Benetzung des textilenGewebes angestrebt werden, damit nicht nurder Schmutz auf der Oberfläche, sondern auchder tiefer im Gewebe befindliche Schmutz ent-fernt wird. Weitere Anwendungsbereiche, indenen Tenside in ihrer Funktion als Netzmitteleingesetzt werden, sind zum Beispiel Kosmetik,Malerei, Pharmazie und Pflanzenschutz –Näheres hierzu im Kapitel „Anwendungsgebietevon Tensiden“.

Schaumbildung

Gibt man zerkleinerte Rosskastanien in Wasserund vermengt das Ganze, so entsteht ein feinporiger Schaum. Gibt man Eigelb in wenigWasser und rührt um, bildet sich ebenfallsSchaum. Eine Schaumbildung erreicht manbekanntlich auch durch Zugabe von Handspül-mittel zu Wasser.

Rosskastanie, Eigelb und Handspülmittel ver-bindet eins: Sie enthalten natürliche bzw. synthetische Tenside. Diese ermöglichen dieBildung von Schaum, begünstigen also dieFeinverteilung von Luft in Wasser.

Die Fähigkeit der Tenside, Schaum zu bilden,macht man sich bei vielen verschiedenenAnwendungsbereichen zunutze. Beispielsweisewerden etliche Reinigungsmittel in Form vonSchaum angeboten, etwa die Backofensprays.Schaum wirkt infolge seiner großen Oberflächestark anziehend (adsorbierend), kann also viele

Schmutzpartikel aufnehmen. So weisen Woll-waschmittel eine hohe Schaumentwicklung auf,damit der Reinigungseffekt auch bei geringerermechanischer Einwirkung in der Waschma-schine zum Tragen kommt: Auf diesem Wegekann einer Verfilzung der Wäschestücke entge-gengewirkt werden, die bei höheren mechani-schen Belastungen (Reibung) zu erwarten wäre.

Bei Kosmetika spielen sowohl ökologische undökonomische Faktoren als auch vor allem der-matologische Eigenschaften – wie Mildheit undHautverträglichkeit – die Hauptrolle. Auch dasSchäumvermögen ist wichtig. Tensid-Restmen-gen auf gereinigten Haar- und Hautoberflächendienen als Indikator einer vermeidbaren Überdosierung. Bei einem Schaumbad ist dieSchaumbildung erwünscht, weil sie die Ent-spannung fördert.

Obwohl der Schaum keinen Beitrag zur eigentli-chen Reinigungsleistung liefert, ist er bei Hand-spülmitteln ein wichtiger Indikator für dasSchmutzaufnahmevermögen des Spülwassers(Flotte). Reißt die Schaumdecke auf der Spül-flotte dauerhaft, so zeigt das in der Regel dieErschöpfung ihrer Reinigungskraft an.

Seifenblasen können aus Wasser, Glycerin undHandspülmittel leicht hergestellt werden. Ihrekurze Lebensdauer erklärt sich unter anderemdadurch, dass die Wassermoleküle zwischenden Tensidschichten nach unten fließen und esso im oberen Bereich der Seifenblase zu einemAufeinandertreffen der polaren Gruppen derTensidmoleküle kommt, die sich abstoßen: DieSeifenblase platzt.

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Manchmal ist eine Schaumbildung auch uner-wünscht. Spülmaschinenreiniger dürfen nichtzu stark schäumen, da die mechanische Reini-gungswirkung der Spritzstrahlen vermindertwürde. Auch in der Waschmaschine ist eineübermäßige Schaumbildung nicht erwünscht,der Schaum sollte nicht aus der Waschma-schine quellen. Ähnliche Voraussetzungen gel-ten für Spülstraßen in der Getränkeindustrie. In diesen Bereichen werden wirkungsvoll ver-schiedene Seifen, Siliconöle oder Paraffinöle alsSchaumbremsen (Entschäumer) eingesetzt.

Es ist also vor allem die Neigung der Tensidezur Micellenbildung, die ihre vielfältigen Ein-satzmöglichkeiten als Benetzungs-, Emulgier-,

Dispergier- und Schäumungsmittel erklärt. DerTensid-Forschung ist es gelungen, durch Kom-binationen verschiedener Tenside und Additivedie für die jeweilige Anwendung gewünschteWirkung zu erzielen. Die Suche nach neuenKombinationen und Anwendungsfeldern istdamit jedoch nicht beendet, da immer wiederneue Problemstellungen auch bei bekanntenAnwendungen aufkommen, die neue Lösungenerfordern oder weil sich neue Anwendungs-gebiete für die Tenside erschließen lassen, andie man vor ein paar Jahren noch nicht dachte.

Wirtschaftliche Bedeutung von Tensiden

Tenside gehören zu den wenigen chemischenVerbindungen, die in Westeuropa in einer Ge-samtmenge von jährlich deutlich mehr als 2 Millionen Tonnen für unterschiedlichste An-wendungen eingesetzt werden. Neben preis-günstigen Standardtensiden für die klassischenAnwendungsgebiete finden sich darin auchviele Spezialitäten mit deutlich höherer Wert-schöpfung.

Zu den wichtigsten Tensiden zählen Fettalko-holethoxylate, LAS und Alkoholethersulfate.Diese drei Tensidgruppen tragen zu mehr alsdrei Viertel zu der gesamten westeuropäischenProduktionsmenge bei.

Die gebräuchlichen Tenside werden heute zum allergrößten Teil von global aufgestelltenGroßunternehmen hergestellt und vermarktet.Nach einer groben Schätzung entfallen etwa

20 Prozent des europäischen Tensidverbrauchsauf Deutschland. Bei einem Gesamtverbrauchvon ca. 2,5 Millionen Tonnen in Westeuropaentfallen auf Deutschland ca. 500.000 Tonnen.

Die wirtschaftliche Bedeutung der Tenside lässtsich jedoch nicht allein an dem Ausmaß ihrerProduktion festmachen. Da Tenside in vielenBereichen und Anwendungsgebieten wichtigeFunktionen haben und unerlässliche System-komponenten in Gemischen darstellen, sind sieunentbehrlich und weit über ihren substanzspe-zifischen Wert von wirtschaftlicher Bedeutungfür die Industrie und Konsumgüterindustrie. Imfolgenden Kapitel werden die unterschiedlichenAnwendungsgebiete im Überblick und in dergebotenen Kürze vorgestellt.

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Anwendungsgebiete von Tensiden

Übersicht: Verwendung von Tensiden in Westeuropa(Anteil am Gesamtverbrauch in %, Anteile über die letzten Jahre konstant)

Waschmittel Haushalt und Gewerbe

industrielles Reinigen

Nahrungsmittelindustrie

Leder-, Pelz-, Cellulose-, Papierindustrie Farben und Lacke, Kunststoffe

Bauindustrie, Metallverarbeitung Bergbau, Flotation, Ölförderung

Pflanzenschutz und Schädlingsbekämpfung Verschiedene

Kosmetik und Pharmazie

Chemische Industrie

Textilien und Fasern

2%

3%2%2%

1%

5%

3%

1%

2%

10%

54%

15%

Quelle: CESIO

Wasch- und Reinigungsmittel

Waschmittel sind nicht nur das bekannteste derzahlreichen Einsatzgebiete der Tenside: DerBereich Waschmittel für Haushalt und Gewerbebestimmt rund 50% des Gesamtverbrauchs anTensiden in Europa. Tenside mit ihrer Fähigkeit,Fett und Schmutz von den Fasern zu entfernen,sind entscheidender Bestandteil aller modernenWaschmittel. Entsprechend der Vielfalt derSchmutzarten besteht auch der Tensidanteileines Waschmittels aus einer aufeinander abge-stimmten Kombination verschiedener Tenside –in der Regel aus anionischen und nichtioni-

schen Verbindungen. Gemeinsam mit den an-deren Inhaltsstoffen müssen sie eine Gesamt-leistung erbringen, die sich nicht darauf be-schränkt, die Wäsche optisch und hygienischsauber zu machen. Waschmittel müssen nachdem Öffnen der Packung bis zum letztenBecher rieselfähig sein und bleiben, sollen sichgut lagern lassen, nicht klumpen, müssen sichgut auflösen und in die Waschmaschine einspü-len lassen. Um dies alles zu gewährleisten,bedarf die Herstellung von Waschmitteln eineshohen wissenschaftlichen und verfahrenstech-

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nischen Aufwandes. Auch die Fähigkeit zurBenetzung spielt bei Wasch- und Reinigungs-vorgängen eine wichtige Rolle: Je nachdem, um welche Flüssigkeit es sich handelt, aus wel-chem Material die Oberfläche besteht und wiederen Beschaffenheit ist – zum Beispiel inBezug auf die Rauigkeit – benetzt die Flüssig-keit die Oberfläche mehr oder weniger stark.

Tenside haben entscheidend dazu beigetragen,nahezu alle Reinigungsarbeiten im Haushalt zuerleichtern – bei einem Plus an Hygiene, Glanzund Schonung der zu reinigenden Erzeugnisse.Beispiele für ihre überzeugende Leistung beider Beseitigung von Fett und Verschmutzun-gen: Geschirrspülen per Hand und mit derMaschine, Saubermachen in Küche und Bad,die Glanzpflege von Fußböden, das Schuhe-putzen mit Flüssigpflege und die Autopflege.Hinzu kommt, dass sich mit Tensiden behandel-te Materialien leichter pflegen und reinigen lassen, so beispielsweise Teppichböden, diesich durch Tenside nicht mehr statisch aufladenund so keine Staubteilchen anziehen.

Weitere Anwendungsbeispiele

Die Einsatzgebiete von Tensiden sind mittler-weile so vielfältig geworden, dass eine Infor-mationsschrift wie diese keine vollständigeÜbersicht bieten kann. Streiflichtartig soll einEindruck von der enormen Gesamtleistung undBedeutung der Tenside gegeben werden. Sovielvorweg: Tenside sind nicht nur waschaktiv –sie netzen, verdrängen Öl, Fette und Schmutz,schäumen oder entschäumen, machen Unlös-liches löslich (solubilisieren), vermengen nichtmischbare Flüssigkeiten (emulgieren), könnenfeine Teilchen in einer Flüssigkeit beständigschweben lassen (stabilisieren Suspensionen),zerteilen Stoffe in feine Teile (dispergieren), ziehen auf Oberflächen auf und geben diesenneue Eigenschaften und vieles andere mehr.Aus einer solchen Vielfalt von Eigenschaftenergeben sich zahlreiche Verwendungsmöglich-keiten. Zur Illustration einige weitere Beispiele:

Bauindustrie

Als Verflüssiger sind Tenside die Voraus-setzung für Fließbeton. Außerdem dienen sieals Luftporenbildner in Leichtbeton, alsBetonverdichtungsmittel und Einpresshilfen.Als Mörtelzusatz helfen sie bei der Plastifi-zierung und als Dichtungs- bzw. Stabilisi-erungsmittel. Unerlässlich sind sie bei derFormulierung von Schalölemulsionen, bei derHerstellung von geschäumten Gipsplattenund bei Anstrichdispersionen. Auch bei derBitumenverarbeitung im Straßenbau werdenTenside eingesetzt.

Bergbau

Beim Flotationsverfahren sind Tenside an derGewinnung von Mineralien, Kohle und Erzenaus gehaltsärmeren und uneinheitlichen Ge-steinen beteiligt. Im Kohlebergbau binden sie Kohlestaub, und bei der Herstellung von„Kohle-Wasser-Slurries“ machen sie es mög-lich, dass fein gemahlene Kohle wie Heizölgepumpt und dosiert werden kann.

Brandbekämpfung

Tensidhaltige Löschschäume (z. B. Schaum-teppich auf Flughäfen) ersticken Feuer durchdie Unterbindung der Sauerstoffzufuhr undmachen eine Benetzung möglich. Spezielle

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Tenside ermöglichen, dass Wasserschaumauf brennendem Benzin schwimmt und die-ses komplett bedeckt.

Chemische Industrie

Auch dort, wo ihre Leistung für den Verbrau-cher nicht sofort ersichtlich ist, sind Tensideunentbehrlich, zum Beispiel in der chemi-schen Industrie:

Tenside bieten Vorteile bei Reaktionen inheterogenen Systemen, beispielsweise wir-ken sie als Transportmittel bei der Phasen-transfer-Katalyse.

Durch das Aufsprühen von Tensidlösungenkönnen staubförmige Chemikalien besserund sicherer verarbeitet werden.

Die Rieselfähigkeit von pulverförmigen Sub-stanzen (z. B. Düngemittel) wird durch Ten-side erhöht, weil sie eine Klumpenbildungvermeiden helfen.

Klebstoffdispersionen enthalten Tenside zum Emulgieren der Einsatzstoffe und zurVerbesserung der Benetzungseigenschaften.

Erdölförderung

Bei der Rohölgewinnung kommt es im Laufeder Förderung zu einer zunehmenden Ver-wässerung des Rohöls, die zur Bildung vonWasser/Öl-Emulsionen führt. Durch denZusatz von Tensiden (Erdölemulsionsspal-tern) wird eine schnelle und vollständigeTrennung der Emulsion in Öl- und Wasser-phase erreicht.

Bei konventionellen Fördertechniken (Primär-förderung) bleiben signifikante Rohölmengenin den Lagerstätten zurück. Durch Einpres-sen von Wasser (Sekundärförderung) kann

der Entölungsgrad verbessert werden — optimiert durch das Auswaschen mit Tensid-lösungen (Tertiärförderung). Bei stark ge-krümmten Bohrungen werden Bohrspülungenauf Ölbasis eingesetzt, um Reibungsverlusteund den Nachfall der Deckschichten zu ver-mindern. Zur Herstellung der erforderlichenWasser/Öl-Emulsionen werden Tenside ein-gesetzt. Bei langwierigen Bohrarbeiten rei-chern sich in wasserbasierten Spülungenfeinste Staubteilchen an, deren Verklebung(Agglomeration) zu unerwünschter Viskosi-tätssteigerung führt. Durch Zusatz von Ten-siden werden die Feststoffe redispergiert, dieViskosität der Bohrspülung bleibt konstant.

Farben, Lacke, Dispersionen

Tenside dienen als Dispergiermittel für Farb-pigmente sowie für Ruß und ermöglichenderen energiesparende Vermahlung. Sie sta-bilisieren die Farben und erleichtern dasWiederaufrühren und Homogenisieren. Öllös-liche Tenside stabilisieren zudem lösemittel-haltige Lacke, aber auch die modernenWasserlacke wären ohne spezialisierte Ten-side nicht denkbar. Bei Pulverlacken verbes-sern sie die elektrische Leitfähigkeit undmachen das besonders rostsichere elektro-phoretische Lackierverfahren – die elektri-sche Anziehung der Lackteilchen durch elek-trisch aufgeladene Werkstücke – möglich,mit dem heute z. B. alle Autokarosseriengeschützt werden. Als Entschäumer verhin-dern sie die Kraterbildung beim Streichenund Spritzlackieren. Als Verlaufsmittel erhö-hen sie die Gleichmäßigkeit und den Glanzder Lackoberfläche. In der Malerei muss dieaufgetragene Farbe die Leinwand benetzen,um einen einheitlichen Farbfilm zu ergeben –auch dies ermöglichen Tenside.

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Gastronomie

Das Geschirrspülen in Gaststätten, Restau-rants und Kantinen wird mit Hilfe von Ten-siden bewältigt. Durch ihr Netz- und Ablauf-verhalten tragen sie entscheidend dazu bei,dass Porzellan und Glas sauber, glänzendund fleckenfrei aus den Maschinen kommen.Um gute Reinigungsleistungen zu erzielen,arbeiten moderne Spülautomaten mit hohemWasserdruck. Deshalb müssen die Spülmittelbesonders schaumarm sein. Es gibt sogarspezielle Spülmittel für Biergläser, denn dieüblicherweise in Geschirrspülmitteln verwen-deten Tenside hemmen die beim Bier er-wünschte Schaumbildung.

Getränkeindustrie

Ohne Tenside wären die Schnellreinigungvon Flaschen und die Desinfektion von Rohr-leitungen oder Tanks nicht denkbar. Durchihre Netzwirkung werden die Reinigungs-leistung und die Ablösung von Etiketten ver-bessert. Die gereinigten Flaschen enthaltenkein Restwasser und zeigen hohen Glanz.Dies alles geschieht ohne Schaumproblemetrotz hoher Belastung bei Reinigungsleis-tungen von mehr als 100.000 Flaschen proStunde und Spülstraße.

Haushalt

Wie weiter oben bereits erwähnt stellt dieNutzung tensidhaltiger Produkte im privatenHaushalt eines der wichtigsten Anwendungs-gebiete dar. Die Schwerarbeit leistet heutedie Waschmaschine mithilfe entsprechenderTensidkombinationen. Für die Feinwäschestehen ebenso wirkungsvolle wie Textilienund Hände schonende Tenside zur Ver-fügung. Spezielle Tenside dienen als Weich-

spüler von Textilien und verhindern so dasKratzen frisch gewaschener Kleidungsstücke.Gleichzeitig wirken sie der elektrischen Auf-ladung der Fasern entgegen. So sorgen siedafür, dass die Reinigungswirkung längeranhält, denn aufgeladene Fasern und Haareziehen Schmutzteilchen an. Spezielle schwachschäumende Tenside leisten die Hauptarbeitin der Geschirrspülmaschine. Für das Spülenvon Hand gibt es dagegen schäumende undgut hautverträgliche Tenside. Für die Rei-nigung von Böden, Fenstern und Bädern gibtes Tenside mit hoher Reinigungskraft, die kein Nachwischen erfordern.

Kosmetik

Tenside sind wesentliche Bestandteile oderunverzichtbare Hilfsmittel in fast allen kos-metischen Erzeugnissen und Präparaten: Siereinigen und schäumen in Shampoos undHaarspülungen, Duschgels, Seifen, Flüssig-seifen und Badezusätzen.

In den Augen beißende Shampoo-Tensidegehören seit langem der Vergangenheit an.Milde „Baby Shampoos“ mit hautschonendenTensiden und pflegenden Zusätzen sind auch für die Körper- und Haarpflege der Er-wachsenen zum Standard geworden.

Hautverträgliche Tenside wirken als Emulga-toren: Sie stabilisieren die feinen Wasser-bzw. Öltröpfchen in Cremes und dünnflüssi-gen Lotionen. Emulsionen ziehen schnell indie Haut ein, bilden keinen fettglänzendenFilm und verursachen keine Fettflecken inder Kleidung – bei pflegenden Kosmetikagenauso wie bei Sonnenschutzpräparaten.Tenside ermöglichen darüber hinaus diefeine Verteilung von Farbpigmenten in Make-up und Lippenstift.

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Ebenso verteilen sie Parfümstoffe in Duft-wässern, Aftershaves und Haarwässern.Tenside sind in Haarfärbe- und Haarpflege-mitteln genauso zu finden wie in Rasier- oderZahncremes.

Das Spektrum der Tenside für Körperpflegeund Kosmetik ist außerordentlich breit undreicht von besonders hautverträglich (Baby-pflege) oder schleimhautverträglich (Zahn-cremes) über geschmacksneutral, stark oderschwach schäumend bis hin zu stabil gegenüberfettende Öle – und das alles flüssig, alsPaste, pulverförmig, klar, milchig, mit Perl-glanz usw.

Kunststoffe

Die Herstellung von Dispersionen und eini-gen Kunststoffen wie zum Beispiel PVC istohne Tenside nicht möglich. Zur Herstellungdes PVC-Polymers aus VC-Monomeren gibtes zwei Verfahren: die Emulsions- und dieSuspensionspolymerisation. Beim erstge-nannten Verfahren werden die Monomerezusammen mit Initiatoren der Polymerisationmithilfe von Tensiden in Wasser gelöst. Dasentstehende Polymer bildet eine Dispersion(Emulsion). Beim zweiten Verfahren wird dasin Wasser unlösliche Monomer mithilfe vonTensiden in Wasser suspendiert. Das entste-hende Polymer ist perlenförmig.

Bei der Produktion von Schaumkunststoffenspielen Tenside eine wichtige Rolle und er-möglichen so Fortschritte in der Wärme- undSchalldämmung. Tenside helfen bei derStabilisierung von Kunststoffdispersionen,bei der Herstellung von Mikrokapseln unddienen in der Kunststoffverarbeitung alsFormtrennmittel.

Leder

Tenside sind bei der Herstellung von Lederan vielen Arbeitsprozessen beteiligt:

In der sogenannten Wasserwerkstatt einerGerberei, in der die Rohhäute gereinigt, ent-haart und auf die Gerbung vorbereitet wer-den, verkürzen sie die Weichdauer der Häuteund beschleunigen die Wirkung der in derWasserwerkstatt eingesetzten Äscher- undEntkälkungsmittel.

Bei der Entfettung entfernen Tenside dasstörende Naturfett, ebnen den Weg für Gerb-stoffe und ermöglichen eine gleichmäßigeFärbung. Andererseits machen sie Lederdauerhaft weich oder finden sich in „selbst-emulgierenden“ Fetten, bei denen Fettkörperund Tensid in einem Molekül vereint sind.

Unentbehrlich sind sie auch als Stabilisatorvon sogenannten Lickeremulsionen für dieLederfettung und in Polymerdispersionen fürdie Oberflächenveredlung von Leder.

Metallbe- und -verarbeitung und industrielle Reinigungsprozesse

Auch hier finden Tenside ein breites Einsatz-gebiet vor: Sie befreien Metalloberflächenvon Oxidschichten und Fetten, wichtig für die Lackierung oder Galvanotechnik, um kor-rosionsfeste Überzüge zu erhalten. In Walz-ölemulsionen helfen sie beim Falzen undZiehen.

Bei der sogenannten spanabhebendenMetallbearbeitung (Schneiden, Fräsen,Bohren) müssen die Werkzeuge zur Vermei-dung von Reibungshitze eingefettet werden.Nach der Bearbeitung müssen die Werk-stücke wieder entfettet werden. Die dazuerforderlichen Kühlschmiermittel sind durchTenside erst möglich. Sie dienen beim

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Metallguss als Netzmittel und sind unent-behrlicher Bestandteil von Beizen, Ab-schreckmitteln für die Stahlhärtung, Form-trennmitteln, Korrosionsschutzmitteln undOxidationsinhibitoren. In vielen Fällen leistenTensid-Kombinationen anstelle inzwischenverbotener chlorierter Lösemittel guteDienste. Auch die Druckindustrie benötigtTenside für das Reinigen der Walzen.

Mineralölindustrie

Aus Umweltschutzgründen werden heute die Abgase aus dem Kurbelgehäuse der Ver-brennungsmotoren nicht mehr ins Freie, son-dern in das Ansaugsystem für das Benzin/Luft-Gemisch zurückgeführt. Dieses mit Ver-brennungsrückständen angereicherte Abgasführt zur Bildung harzartiger Ablagerungen inden Ansaugkanälen bzw. auf den Einlassven-tilen von Automobilmotoren. Durch ausge-wählte Tenside werden solche Ablagerungenvermieden bzw. deutlich reduziert.

Motorenöle sind im Laufe eines Ölwechselin-tervalls starken thermisch-oxidativen Be-lastungen ausgesetzt. Die Zersetzungspro-dukte des Öls müssen zu jeder Zeit in Dis-persion bleiben und dürfen sich nicht an den Metallwandungen bzw. in den Ölfilternablagern. Hierzu tragen Tenside und Dis-pergatoren entscheidend bei. Ohne solcheAdditive sind moderne Mehrbereichs-motorenöle nicht denkbar.

Nahrungsmittel

Margarine kann ohne lebensmitteltauglichenaturidentische Tenside nicht hergestelltwerden, da sich Wasser- und Fettphaseunmittelbar voneinander trennen und keinestabile Emulsion bilden würden.

Speiseeis wäre ohne Emulgatoren nicht glatt und cremig, sondern infolge der Bildung großer Wasserkristalle sehr rau.

Mayonnaise kann im Prinzip ohne Zusatz vonkünstlichen Emulgatoren hergestellt werden,da die Lecithine im Eigelb Tenside darstellen.Wird bei der industriellen Herstellung wegender Gefahr von Salmonelleninfektionen keinEi verwendet, müssen synthetische Emulga-toren zugesetzt werden.

Backwaren erhalten durch tensidähnlicheEmulgatoren stark verbesserte sensorischeEigenschaften (Krume und Kruste) und blei-ben länger frisch.

Pflanzenschutz undSchädlingsbekämpfung

Auch hier sind es vor allem die Emulgier- und Dispergiereigenschaften, die an denTensiden geschätzt werden:

Für viele Pflanzenschutzmittel ist die Benet-zung der Blätter unerlässlich, da die Wirk-stoffe oft über die Blätter aufgenommen wer-den müssen. Tenside verhindern ein Abper-len der Spritzlösung von der Blattoberfläche,ermöglichen eine gleichmäßige Verteilungdes Wirkstoffs auf dem Blatt und erleichterndas Eindringen des Wirkstoffs durch Spalt-öffnungen und Membranen ins Blatt. Tensideerhöhen die Wirkung der Einsatzstoffe.

Pharmazie und Gesundheitswesen

Tenside werden benötigt zur Herstellung vonCremes, Lotionen, Tropfen, Sirups, Zäpfchenund Kapseln. Bei der Herstellung verschiede-ner Arzneiformen sind sie notwendig, umöllösliche oder wasserunlösliche Substanzenzu verarbeiten. Dabei haben sie in vielenFällen einen positiven Einfluss auf die Wirk-stoff-Freigabe.

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Die Benetzungseigenschaften der Tensidesind im Zusammenhang mit Tabletten wich-tig: Deren Benetzung ist die Voraussetzungfür die Dispersion des Wirkstoffs im Verdau-ungstrakt.

Textil- und Faserindustrie

Tenside finden in der Textilindustrie ein weites Anwendungsfeld als Wasch- undReinigungsmittel, zum Entbasten von Roh-seide, zum Walken von Wolle, als Entschäu-mer bei verschiedenen Verfahrensstufen,zum Emulgieren und Dispergieren von Ölenund Wachsen. Beim Präparieren von Fasernund beim Schlichten von Garnen erfüllenTenside spezielle Funktionen, z. B. alsKettenglättmittel, als Antistatika, als Klebe-mittel usw. Beim Waschen von Synthese-fasern werden die aufgebrachten Präpara-tionen und Schlichten emulgiert und disper-giert, womit Flecken bei der Weiterverar-beitung, wie z. B. beim Färben, vermiedenwerden.

Nach dem Weben fördern Tenside einerasche Durchnetzung des Gewebes undermöglichen somit ein Quellen und schnellesAbbauen der Schlichte. Bei der Vorbehand-lung von Baumwolle tragen sie zu einergleichmäßigen Wirkung der textilveredelndenChemikalien bei und verbessern damit bei-spielsweise die Gleichmäßigkeit von Färbun-gen und Drucken. Tenside erleichtern denEinsatz von höchst feinkörnigen Farbpig-menten. Dadurch werden textile Farbmittelwirtschaftlicher genutzt und gleichzeitigRestmengen zur Entlastung der Umwelt redu-ziert. Beim Färben dienen Tenside gleicher-maßen als schaumfreie Netzmittel zur gleich-mäßigen Imprägnierung, wirken beim Färbe-

prozess egalisierend und dispergieren beimNachseifen unfixierten Farbstoff zur Verbes-serung der Echtheiten.

Auch bei den dem Färbevorgang folgendenAusrüstungsprozessen leisten Tenside wert-volle Hilfe. Sie sind in zahlreichen Textilaus-rüstungen wie Appreturen, Avivagen, Flamm-schutz- und Wasserfestmitteln enthalten.

Als die vollsynthetischen Fasern aufkamen,mussten zum Teil völlig neue Färbe- undVeredlungsverfahren entwickelt werden.Tenside spielten dabei eine wesentlicheRolle. Schnellere Maschinen für das Ver-spinnen und Zwirnen verlangten den Abbauelektrostatischer Ladungen und Fasern mitbesonders guten Gleit- und Hafteigenschaf-ten. Tenside brachten die Lösung. DieNadeln extrem schneller industrieller Näh-maschinen laufen bei mehr als 100 Stichenin der Sekunde so heiß, dass sie Löcher inden Stoff brennen. Durch den Einsatz vonTensiden wird dies vermieden, weil sie dieFasern im Gewebe so geschmeidig machen,dass sie der Nadel blitzschnell und nahezureibungslos ausweichen.

Zellstoff- und Papierindustrie

Tenside dispergieren die harzigen Bestand-teile des Zell- oder Holzstoffes. Sie erhöhendie Weichheit und Saugfähigkeit von Papie-ren, was vor allem im Hygienebereich (z. B.bei Papiertaschentüchern) eine Kernfunktionist. Tenside halten Siebe und Saugwalzensauber und sorgen für einen störungsfreienLauf der Papiermaschine. Beim Recyclingvon Altpapier sorgen Tenside für die Ent-fernung der Druckfarbe und bereiten so dieWiederverwendung vor.

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Unter dieser Kapitelüberschrift können lediglichdie Meilensteine zur Verbesserung der Umwelt-bilanz von Tensiden sowie ihrer Humanver-träglichkeit von 1960 bis heute dargelegt wer-den. Dabei stehen von Anfang an bis heuteFragen des biologischen Abbaus im Zentrumdes Interesses. Daneben haben sich seit den90er Jahren zahlreiche Aktivitäten entwickelt,mit denen Risikobewertungen von Tensiden fürMensch und Umwelt durchgeführt wurden. Mit dem Inkrafttreten der europäischen REACH-Verordnung im Jahr 2007 (Verordnung (EG) Nr. 1907/2006) wurde ein umfassendesPrüfprogramm für alle in der EU produziertenbzw. verwendeten Substanzen in Mengen grö-ßer eine Tonne pro Jahr und Hersteller bzw.Importeur gesetzlich verankert. REACH steht

dabei gleichsam als Abkürzung für „Registrier-ung, Evaluierung und Autorisierung chemischerStoffe“ in der Europäischen Union.

Dieses EU-Gesetz wird in mehreren Etappen bis zum Jahr 2018 umgesetzt. Daneben gibt eszahlreiche Aktivitäten, die die „Nachhaltigkeits-Performance“ der Tenside quantifizieren bzw.verbessern sollen. Dazu gehört u. a. dieBewertung von Tensiden hinsichtlich ihres CO2-Fußabdrucks, mit dessen Kurzdarstellung die-ses Kapitel endet. Tatsächlich ist der ökologi-sche Fußabdruck von Tensiden im Vergleichzum Erhitzen des Wassers bei der Wäsche oderder Dusche aber sehr gering. Tenside könnenam wirksamsten CO2-Emissionen senken,indem Reinigungen bei niedrigen Temperaturendurchgeführt werden.

Tenside – Relevanz für Umwelt und Verbraucher,umweltpolitische Konsequenzen und Strategien der Industrie

Die vielseitige Verwendbarkeit der Tenside be-ruht auf ihrer Grenzflächenaktivität und dendaraus resultierenden Eigenschaften. Doch mitihrer Entspannungswirkung beeinflussen sieauch biologische Oberflächen, weshalb Schädi-gungen von Organismen in Betracht gezogenwerden müssen: Gibt man Tenside beispiels-weise in einen See, reduziert sich die Ober-flächenspannung des Wassers, wodurch derLuftaustausch nicht mehr richtig funktioniert;die Sauerstoffaufnahme der Fische wirdgestört.

Diese aquatische Toxizität spielt bei der Bewer-tung der Umweltverträglichkeit von Tensidendie entscheidende Rolle, weil Tenside vielfachnach bestimmungsgemäßem Gebrauch in das

Abwasser gelangen. Dieses wird anschließendüblicherweise einer biologischen Kläranlagezugeführt. Das geklärte, biologisch gereinigteAbwasser wird dann in der Regel in Ober-flächengewässer, wie z. B. Flüsse und Seen,geleitet. Um die Umweltverträglichkeit vonTensiden gewährleisten zu können, muss dahersichergestellt werden, dass Tenside in Gewäs-sern keine Konzentrationen erreichen, die fürdie dort lebenden Organismen, von Bakterienüber Pflanzen bis zu den Tieren, kurz- oderlangfristig eine Gefahr darstellen könnten.

Der biologische Abbau stellt den wichtigstenVorgang dar, durch den Tenside und auchandere, vom Menschen in die Umwelt eingetra-gene Substanzen aus dem (Ab-)Wasser (und

1. Umweltauswirkungen von Tensiden

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Die europäische Gesetzgebung zum biologischen Abbau von Tensiden

Der biologische Abbau eines Tensids ist ein mehrstufiger Prozess, der in der Regel in Gegenwartvon (Luft-)Sauerstoff (und damit unter sogenannten aeroben Bedingungen) erfolgt.

Der erste Abbauschritt wird als Primärabbau bezeichnet. Er führt bei den Tensiden zum Verlustder Grenzflächenaktivität und damit der typischen Tensideigenschaften. Da die Giftigkeit fürWasserlebewesen mit dieser Grenzflächenaktivität zusammenhängt, verringert sich diese beiden meisten Tensiden bereits durch den Primärabbau deutlich.

Das Produkt des Primärabbaus wird nachfolgend in weiteren Abbauschritten in immer kleinereund einfachere Zwischenprodukte zerlegt, bis zuletzt alle Bausteine der Ausgangsverbindung inKohlenstoffdioxid, Wasser, anorganische Salze und in Biomasse (bakterielle Zellmasse) umge-wandelt sind. Man spricht dann vom End- oder Totalabbau.

Ein Tensid gilt als leicht abbaubar, wenn es in einem sogenannten Screening-Test bei vorgege-bener Messmethode und Zeitdauer einen bestimmten Schwellenwert, einen sogenannten Passlevel, erreicht oder übersteigt (vgl. die Erläuterungen zu den Screening-Tests und die Darstel-lung der Methoden im Anhang).

Da sich bei den meisten Tensiden die aquatische Toxizität schon durch den Primärabbau deut-lich verringert, hatte dieser für die Umweltverträglichkeit eines Tensids eine große Bedeutung.Aus diesem Grund wurde in den meisten europäischen Ländern in der Vergangenheit für die in Wasch- und Reinigungsmitteln hauptsächlich eingesetzten Tensidgruppen, die anionischenund die nichtionischen Tenside, gesetzlich nur die Primärabbaubarkeit gefordert. Bereits 1964wurde in der Bundesrepublik Deutschland für die Verwendung von anionischen Tensiden inWasch- und Reinigungsmitteln eine biologische Mindestabbaubarkeit von 80 Prozent im Primär-abbau gesetzlich vorgeschrieben. Auf eben diesen Primärabbau bezieht sich die häufig aufTenside in Verbraucherprodukten bezogene Aussage „zu mindestens 90 Prozent abbaubar“. ImZuge des Zusammenwachsens Europas ist Umwelt- und Gewässerschutz längst zu einer euro-

auch aus Böden) wieder entfernt werden. Einegute biologische Abbaubarkeit von Tensiden istsomit die Grundvoraussetzung für die Gewähr-leistung der Umweltverträglichkeit der Tenside,d. h. Bedingung dafür, dass die Konzentrationder Tenside in Gewässern verlässlich unterhalbder ökotoxikologischen Wirkschwelle fürWasserorganismen bleibt.

Der biologische Abbau einer organischen Substanz, z. B. eines Tensids, ist ein natürlicherVorgang, der von Mikroorganismen wie Bakterien oder Pilzen bewirkt wird. Sie wandeln

die organische Substanz mit Hilfe von Enzymenihres Stoffwechsels in einem mehrstufigen Pro-zess in körpereigene Substanz um oder bauensie zu einfachen anorganischen Verbindungenwie Kohlenstoffdioxid, Wasser und evtl. anorga-nischen Salzen (vereinfacht: Mineralsalze) ab.Die organischen Substanzen werden von denMikroorganismen dabei als Energie- undKohlenstoffquelle für ihre Lebensprozesse undzur Bildung neuer Biomasse genutzt oder die-nen als Quelle essentieller (Nähr-)Elemente(Stickstoff, Phosphor, Schwefel).

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Der erste Anstoß zur Entwicklung jener umwelt-freundlichen Tenside, die heute Standard sind,wurde im Sommer 1959 gegeben: Damals bil-deten sich vor allem an Wehren und SchleusenSchaumberge auf der Wasseroberfläche. DerVerursacher – ein Waschmitteltensid, das biolo-gisch schlecht abbaubar war – wurde gleichdarauf aus dem Verkehr gezogen, der Einsatzdieser Tensidgruppe gesetzlich verboten.

So war ein Tensid nicht nur ein Anlass dafür,dass die Bundesrepublik Deutschland zu einemVorreiter in der Umweltgesetzgebung wurde. Esgab auch den Anstoß für den systematischenWandel, der die technische Entwicklung dieserchemischen Stoffgruppe seitdem maßgeblichbeeinflusst hat: Unter Beibehaltung und Ver-besserung der positiven Eigenschaften wurdedie Verträglichkeit für Gewässer und die darinlebenden Organismen stetig optimiert. Mit demErfolg, dass die Tenside von heute eine neueGeneration chemischer Stoffe darstellen.

Gemeinsam mit der fortentwickelten Klär-technik und einer bewussteren Anwendung inRezepturen und Produkten sind sie ein ein-drucksvoller Beweis für die Bereinigung einesUmweltproblems. In internationaler Zusam-menarbeit hat die Industrie gemeinsam mit wis-senschaftlichen Institutionen sowie nationalenund EU-Behörden ein Beispiel für die Zusam-menarbeit zum Nutzen der Umwelt gegeben.Die folgenden Abschnitte sollen dies noch ein-mal verdeutlichen.

Testverfahren zur Umweltauswirkung von Tensiden

Ein umfangreiches wissenschaftliches Instru-mentarium steht heute zur Überprüfung desAbbauverhaltens von Tensiden zur Verfügung.Alle Verfahren zielen darauf ab, die Messwertevergleichbar zu machen. Neben einfachen stan-dardisierten Testverfahren (Screening-Tests)gibt es wesentlich aufwändigere genormteKläranlagen-Simulationstests, die praxisnah denUmfang des biologischen Abbaus von Tensidenbestimmen. Klarheit über die Wirkung von Ten-siden auf Gewässerorganismen bringen ökoto-xikologische Untersuchungen, die in einerersten Stufe mit der Ermittlung der kurzzeitigen(akuten) Wirkung auf wichtige (Mit-)Glieder derNahrungskette im Wasser wie Bakterien, Algen,Kleinkrebse (Daphnien) und Fische beginnen.Basierend auf diesen Erkenntnissen schließensich Untersuchungen zur Langzeittoxizität (sub-chronische/chronische Wirkung) gegenüberden einzelnen Organismengruppen an. Dabeiwird insbesondere die höchste Testkonzen-tration ermittelt, bei der keinerlei Auswirkungenim Vergleich zu Kontrollen mehr zu beobachtensind (no observed effect concentration, NOEC).Aus all diesen Untersuchungen lässt sich unterEinbeziehung von Sicherheitsfaktoren eine nachheutigem Kenntnisstand sichere Prognose derStoffkonzentration ermitteln, bei der kein Effektin der Umwelt mehr auftritt (predicted no effectconcentration, PNEC). In dem nachfolgendenExkurs für besonders interessierte Leser sollendiese Zusammenhänge zwischen tatsächlicher

päischen Angelegenheit geworden. In mehreren Stufen wurden die Anforderungen an die biolo-gische Abbaubarkeit von Tensiden, die in Wasch- und Reinigungsmitteln eingesetzt werden, ver-schärft, mit dem Ziel, dass langfristig alle chemischen Bausteine des Tensids wieder in dennatürlichen Stoffkreislauf zurückgeführt werden. Heute gilt EU-weit die am 8. Oktober 2005 inKraft getretene europäische Verordnung EG Nr. 648/2004 (Detergenzien-Verordnung), die nurnoch biologisch leicht und damit total abbaubare Tenside zulässt.

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d. h. Entweichen in die Luft), Adsorptionsfähig-keit an Oberflächen (Adsorption an Klär-schlamm) sowie relevante Randbedingungenberücksichtigt, um einen Wert möglichst nahean der tatsächlichen Stoffkonzentration vor Ortzu erhalten. Die handlungsleitende Frage lautetentsprechend: welche Mengen eines bestimm-ten Tensids kommen in welcher Konzentrationnach Gebrauch in der Umwelt an?

Zur Berechnung der Konzentration einer Chemi-kalie in der Umwelt, unterhalb derer keineschädigenden Effekte mehr zu erwarten sind(PNEC), werden die mit Hilfe von ökotoxikologi-schen Tests abgeleiteten NOEC-Werte nochdurch einen sog. Sicherheitsfaktor dividiert. InAbhängigkeit von der Art und der Anzahl dervorhandenen ökotoxikologischen Testdatenwerden hierbei unterschiedliche Sicherheits-faktoren angewandt. Je mehr Untersuchungenvorliegen, umso niedriger der Sicherheitsfaktor,mit dem der PNEC-Wert aus den vorliegendenDaten abgeleitet wird. So wird der PNEC-Wertz. B. beim Vorliegen der akuten Toxizitätswertevon drei Testorganismen (Fische, Daphnien,Algen) ermittelt, indem der niedrigste akuteToxizitätswert durch den (Sicherheits-) Faktor1.000 geteilt wird. Liegen jedoch z. B. NOEC-Daten zu drei verschiedenen Organismenartenaus chronischen Toxizitätstests (und damit imVergleich zu den akuten Toxizitätstests höher-wertige Informationen) vor, entspricht derPNEC einem Zehntel der NOEC des empfind-lichsten Organismus. Im Anschluss an dieBerechnungen von PEC und PNEC erfolgt derVergleich durch Bildung des Quotienten vonPEC und PNEC. Ist der Quotient PEC/PNECkleiner als 1,0, so sind von diesem Tensid keinetoxischen Effekte gegenüber Organismen zuerwarten.

In einer Monitoring-Studie, die 1995 in denNiederlanden durchgeführt wurde, wurden u. a.für das Standardtensid LAS (lineares Alkylben-zolsulfonat) und die zum damaligen Zeitpunkt

Stoffkonzentration (predicted environmentalconcentration, PEC) und einer „tolerierbaren“Stoffkonzentration (PNEC) etwas näher verdeut-licht werden.

Umwelt-Risikobewertung von Tensiden –Testdaten, Sicherheitsfaktoren undPEC/PNEC-Verhältnis

In der nach dem Inkrafttreten von REACH (s. unten) aufgehobenen Verordnung zur Bewertung der sogenannten Altstoffe (EG Nr.793/93) hatte die Europäische Union (EU) vorvielen Jahren ein Prüfschema für Chemikalienfestgelegt, mit dessen Hilfe man erkennenkann, ob von chemischen Stoffen Gefahren fürdie Umwelt ausgehen. Der Fachbegriff dafürheißt: Environmental Risk Assessment.

Beim Vergleich der in Umweltmessprogrammenund Monitoringstudien ermittelten bzw. inRechenmodellen vorausgesagten Tensidkon-zentrationen (predicted environmental concen-tration, PEC) in Fließgewässern mit den aufökotoxikologischen Untersuchungen basieren-den PNEC-Werten (predicted no effect concen-tration) lässt sich, soweit vorweg das Ergebnis,die folgende Schlussfolgerung ziehen: Mit demEinsatz von heute gebräuchlichen Tensiden istnach aktuellem Kenntnisstand keine Gefähr-dung für die Lebewesen in der aquatischen Um-welt verbunden. Voraussetzung ist aber, dassdie guten Abbaueigenschaften der Tenside beider Abwasserreinigung in biologischen Klär-anlagen zum Tragen kommen.

Nun jedoch zum Verfahren der Risikobewer-tung, das bis heute in dieser grundlegendenForm praktiziert wird:

Bei der Ermittlung der zu erwartenden Konzen-tration einer Chemikalie in der Umwelt (PEC)werden neben experimentellen Daten zur biolo-gischen Abbaubarkeit auch Verbrauchsmengen,Verdünnungseffekte, expositionsrelevante phy-sikochemische Parameter (z. B. Flüchtigkeit,

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Tabelle:

Tensidgruppe PEC [μg/l] PNEC [μg/l] PEC/PNEC

LAS 5 30 0,2

FAEO (C12-C15) 0,5 10 0,05

FAES (C12-C15) 1,2 10 0,1

Auf der Basis von Messungen an sieben Kläranlagen in den Niederlanden (durchgeführt 1995) errechnete durchschnittliche

PEC-Werte, PNEC-Werte (PNEC = NOEC x 10 -1) sowie PEC/PNEC-Quotient für verschiedene Tensidgruppen.

Untersuchungen zum Abbauverhalten von LAS (lineares Alkylbenzolsulfonat)

Bei der ökologischen Überprüfung von Tensiden galt in den 90er Jahren den im sauerstofffreienFaulschlamm von kommunalen Kläranlagen nachgewiesenen Restmengen des StandardtensidsLAS besondere Aufmerksamkeit. Dass LAS im Wasser – in Gegenwart von Sauerstoff also unddamit aerob – schnell und restlos abgebaut wird, ist durch Untersuchungsergebnisse belegt.Stellt sich die Frage, ob dies auch im Boden der Fall ist, wenn Klärschlamm in der Landwirt-schaft als Dünger oder Bodenverbesserer eingesetzt wird. Alle bisherigen Ergebnisse lassendarauf schließen, dass der Abbau im Boden in Gegenwart von Sauerstoff mindestens ebensoschnell wie im Wasser von statten geht. Generell spielt bei der Bewertung von Risiken durchchemische Verbindungen auch die Frage nach einer möglichen Anreicherung in Wasserlebe-wesen (Biokonzentration) eine wichtige Rolle. Die seit 1991 im Rahmen von ERASM(Environmental Risk Assessment and Management), eines Forschungsverbundes der europäi-schen Industrieverbände A.I.S.E. (Association de la Savonnerie, de la Détergence et desProduits d’Entretien) und CESIO (Comité Européen des Agents de Surface et de leursIntermédiaires Organiques) an exemplarischen Tensiden gewonnenen Untersuchungsergebnissedeuten darauf hin, dass LAS auch in tierischen Organismen leicht abgebaut wird und sich des-halb dort nicht anreichert.

Strittig blieb über längere Zeit das Verhalten von LAS in anaerober (d. h. sauerstofffreier) Um-gebung. Die Generaldirektion Unternehmen und Industrie der EU-Kommission hatte im Jahr

wichtigsten übrigen Tenside, die Fettalkohol-ethoxylate (FAEO) und die Fettalkoholether-sulfate (FAES) die Konzentrationen im Ablaufvon sieben Kläranlagen gemessen. Auf derBasis dieser gemessenen Ablaufkonzentra-tionen konnten unter Berücksichtigung derVerdünnung des Ablaufes im Gewässer und der zu erwartenden Elimination PEC-Werte fürdiese Tenside ermittelt werden.

Auch hier ergab ein Vergleich mit den PNEC-Werten, dass von diesen Tensiden mit großerSicherheit keine Gefährdung für die aquatischeUmwelt ausgeht, wenn eine dem Stand derTechnik entsprechende Reinigung des Abwas-sers vorgenommen wird.

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2000 das Fraunhofer Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik (UMSICHT) mit derBewertung der Umweltfolgen eines unvollständigen anaeroben Abbaus von Tensiden beauftragt.Der 2003 vorgelegte Fraunhofer-Bericht stieß auf Einwände des wissenschaftlichen EU-Aus-schusses für Gesundheits- und Umweltrisiken (SCHER – Scientific Committee on Health andEnvironmental Risks). Die im November 2005 veröffentlichte Stellungnahme des SCHER bean-standete die unzureichende Datenbasis des Fraunhofer-Berichts, schloss sich aber dennochdessen Einschätzung an, dass LAS im Klärschlamm nicht zu Besorgnis Anlass gibt. Daraufhingab CESIO beim dänischen nationalen Umweltforschungsinstitut zusätzliche Studien in Auftrag,um den offenen Fragen auf den Grund zu gehen. Diese Studien ergaben, dass das PEC/PNEC-Verhältnis bei LAS in allen Umweltmedien (Oberflächengewässer, Kläranlagen, Sedimente undBöden) unter eins blieb.

Im Jahre 2007 haben die europäischen Tensidhersteller im Rahmen des Verbundprojektes HERA (siehe folgender Abschnitt) auf der Basis der dänischen Studien eine umfassende Be-wertung des Einsatzes von LAS veröffentlicht. Der HERA-Bericht kam zum Schluss, dass von LAS bei bestimmungsgemäßem Gebrauch weder Umwelt- noch Gesundheitsgefahren ausgehen.Zwar hat SCHER auch gegenüber diesem Bericht und den ihm zugrundeliegenden Studien methodi-sche Einwände erhoben, den allgemeinen Schlussfolgerungen, was Gesundheits- und Umwelt-gefahren angeht, jedoch zugestimmt. Ein im Mai 2009 veröffentlichter abschließender Bericht derEU-Kommission an das Europäische Parlament und den Rat (KOM(2009) 230 endg.) über den anaeroben Abbau nach Artikel 16 der Detergenzienverordnung EG Nr. 648/2004 kommt zu folgen-dem Schluss: „Nach einer systematischen Bewertung der Risiken, die mit dem Auftreten nichtabbaubarer Tenside in verschiedenen anaeroben Kompartimenten verbunden sind, gelangte man zudem Ergebnis, dass im Gegensatz zu den negativen Folgen, die bei Fehlen des aeroben Abbaus beob-achtet wurden, von einem Ausbleiben des anaeroben Abbaus offenbar keine Gefährdung dieserUmweltkompartimente ausgeht. Es lässt sich somit schlussfolgern, dass die anaerobe biologischeAbbaubarkeit nicht zusätzlich als ausschlaggebendes Kriterium für die Umweltverträglichkeit vonTensiden wie LAS verwendet werden sollte, die in aeroben Milieus leicht biologisch abbaubar sind.“

2. Wasch- und Reinigungsmittel: Risikokommunikation entlang der Lieferkette

Im Jahre 1999 haben die europäischen Ver-bände der Waschmittelindustrie und der chemi-schen Industrie ein gemeinsames Projekt zursystematischen und schnelleren Bewertung vonWaschmittelinhaltsstoffen initiiert. Im Rahmendes zunächst auf fünf Jahre befristeten Projektsnamens „HERA“ (Human and EnvironmentalRisk Assessment on ingredients of householdcleaning products) wurden Risikobewertungen

für die wichtigsten Waschmittelkomponentendurchgeführt. Ausgangspunkt war die Zielset-zung, eine Bewertungsstrategie zu entwickeln,die sich nicht ausschließlich auf Gefährdungs-daten stützt, sondern möglichst frühzeitig dasRisiko eines Produktes für den Endverbrauchermit einbezieht. Damit rückten neben den Um-weltrisiken auch die potenziellen Auswirkungenauf den Verbraucher ins Zentrum des Inter-

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esses. Es widmete sich eigens der Bewertungund Kennzeichnung der mit der Verwendungvon Tensiden in Privathaushalten verbundenenGesundheits- und Umweltrisiken. Mit HERAsollte gleichzeitig aber auch ein Verfahren fürdie Risikobewertung entwickelt werden, dasschnell durchführbar ist und das den Weg zuneuen Bewertungsstrategien öffnet, die sichstärker als bisher an der Realität orientieren.

Für den sicheren Umgang mit Wasch- undReinigungsmitteln benötigen die Verbraucherinsbesondere Informationen über die richtigeDosierung und Handhabung tensidhaltigerHaushaltsprodukte. Im Vordergrund stand des-halb bei HERA die Risikokommunikation ent-lang der Lieferkette von den Rohstoffherstellernüber die Verarbeiter bis zu den Endanwendern.Auch gesellschaftliche Anspruchsgruppen(Stakeholder) wie Umwelt- und Verbraucher-schutzverbände wurden einbezogen.

Die Arbeiten vollzogen sich in zwei Phasen: Inder ersten Phase des HERA-Projekts wurdeeine gemeinsame Methodik entwickelt, aufderen Basis in Phase 2 die Risk Assessmentsdurchgeführt wurden, die alle relevantenGruppen von chemischen Inhaltsstoffen sowiealle Expositionsszenarien für Mensch und Um-welt abdecken. Insgesamt wurden mehr als250 Substanzen, die in Wasch- und Reinigungs-mitteln eingesetzt werden, geprüft und bewer-tet. Nach Abschluss der Arbeiten wurden dieErgebnisse der Risikobewertungen sukzessiveim Internet unter www.heraproject.com veröf-fentlicht. Insgesamt musste festgestellt wer-den, dass fünf Jahre für die volle Bearbeitungnicht ausreichten, denn in manchen Fällen dau-erten die Bewertungen noch bis in die Jahre2009 und 2010. Die Aktivitäten der Industrieim Zusammenhang mit HERA bildeten einewichtige Vorarbeit und Grundlage für die unterder neuen europäischen Chemikaliengesetz-gebung (REACH) geforderten Risikoanalysenund -bewertungen chemischer Stoffe.

Die Erfahrungen, die europäische Tensidher-steller im Rahmen des HERA-Projekts machenkonnten, kommen ihnen bei der Umsetzung derneuen europäischen Chemikaliengesetzgebungzugute, die seit Juni 2007 in Kraft ist. Der Ge-setzgebungsprozess zu dieser Verordnung istim Jahr 1999 mit der Zielsetzung der Europä-ischen Umweltminister initiiert worden, dieDatenbasis zu allen in der Europäischen Unionhergestellten und verwendeten Substanzen zuverbessern und die unterschiedliche Bewertungvon so genannten Altstoffen und den nach1981 eingeführten Neustoffen zu beenden. Nur die letztgenannten unterlagen bislang einer einheitlichen und systematischen Risikobe-wertungs- und Registrierprozedur. Nun müssenauch alle vor 1982 auf den Markt gelangten

Chemikalien einer systematischen Prüfung undRisikobewertung unterzogen werden. Dabei giltder Grundsatz „No data – no market“.

Das bedeutet: Ohne die Vorlage von Daten überGesundheits- und Umweltrisiken, die durchstandardisierte Testverfahren gewonnen wur-den, kann im Prinzip kein Stoff mehr auf denEU-Binnenmarkt kommen. Allerdings gibt esbegründete Ausnahmen von der Registrier-pflicht für bekanntermaßen ungefährlicheStoffe sowie für Substanzen wie etwa Arznei-oder Nahrungs- und Futtermittel, deren Risiko-potenzial bereits aufgrund spezieller gesetzli-cher Vorgaben bewertet wurde. Ausgenommensind zurzeit noch die Polymere (Kettenmole-küle), die der Polymerdefinition der REACH-

3. Die neue europäische Chemikaliengesetzgebung (REACH)

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Verordnung entsprechen. Ein Teil der Tensidefällt darunter, viele aber auch nicht. Hinzukommt, dass die zur Herstellung der Polymerebenötigten Monomere, und das gilt auch fürimportierte Polymere, unter REACH registriertwerden müssen, wenn sie eine bestimmteGesamtmenge überschreiten. Das lässt ahnen,welche Herausforderung die Umsetzung vonREACH für die betroffenen Unternehmenbedeutet.

Dennoch hat die Tensid-Industrie aufgrund ihrer langjährigen Erfahrungen mit der Bewer-tung, dem Management und der Kommunika-tion von Risiken allen Grund zur Annahme, auchdiese Herausforderung mit Bravour meistern zu können.

Die gesetzlichen Anforderungen an die Herstel-lung, die Beschaffenheit und das Umweltver-halten von Stoffen gehen inzwischen immermehr über klassische Lebenszyklus-Analysenhinaus. Die Klimapolitik fordert nicht nur denNachweis toxikologischer Unbedenklichkeit,sondern auch die Minimierung des „CarbonFootprint“, d. h. des ökologischen Fußabdrucksvon Stoffen oder Fertigprodukten unter demBlickwinkel des Klimaschutzes. Dabei wird dergesamte Energie- und Materialaufwand zurHerstellung von Rohstoffen und Produkten inCO2-Äquivalente umgerechnet, um seinen theo-retisch möglichen Einfluss auf die Durch-schnittstemperatur über den Landmassen derErde abzuschätzen.

zur Verbesserung des Umweltprofils seiner Pro-duktionsprozesse und der daraus entstehendenEndprodukte ableiten lassen. Dies gilt sowohlfür die tensidspezifischen Verarbeitungsschritteals auch für allgemein in der Chemieproduktionwichtige Faktoren wie beispielsweise die Be-reitstellung von Strom, Dünger, Hilfsstoffen undTransportkapazitäten. Diese müssten entspre-chend um die mit Herstellung und Verwendungverbun denen CO2-Effekte ergänzt werden.

Die Tensidindustrie arbeitet zurzeit an einerAktualisierung der früheren Lifecycleinventory-Studien, die dann auch den CO2-Fußabdruckberücksichtigen werden.

4. Der ökologische Fußabdruck („Lifecycle Assessment 2.0“)

Zur umfassenden Beurteilung der Umweltre-levanz eines Stoffes ist die Erfassung sämtli-cher Einflüsse und Auswirkungen interessant,die von der Rohstoffgewinnung für seine Her-stellung bis zu seiner Anwendung und Entsor-gung reichen. Mit der Klimaschutzdebatte hatsich hier der Bedarf nach einer Kenngröße entwickelt, die eine fundierte Aussage über die Klimarelevanz eines Produktes erlaubt. DieKlimarelevanz soll dabei in CO2-Äquivalentenzum Ausdruck kommen, so dass am EndeVergleiche zwischen Produkten hinsichtlichihres CO2-Fußabdrucks möglich werden.

Als Basis für die Beantwortung solcher Anliegendient eine Lifecycleinventory-Studie aus den frühen 90er Jahren, die von zehn europäischenTensidherstellern durchgeführt wurde. ImRahmen dieser Studie wurden für wichtigeTensidgruppen (u. a. die weiter oben erwähntenLAS, FAEO, und FAES) entsprechende „cradleto factory gate“-Studien durchgeführt. DieStudie stellt eine so genannte Sachbilanz dar,aus der sich für jeden Hersteller Möglichkeiten

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Unter dem Begriff „Nachwachsende Rohstoffe“werden land- und forstwirtschaftlich erzeugteRohstoffe verstanden, die außerhalb der Nahr-ungs- und Futtermittelherstellung stofflich oderenergetisch genutzt werden. Das Gegenstücksind fossile Rohstoffe. Zu diesen gehören z. B.Steinkohle, Erdöl und Erdgas. Es handelt sichdabei um Rohstoffe, die sich in erdgeschichtli-cher Vergangenheit vermutlich teilweise, wennnicht überwiegend aus abgestorbenen pflanzli-chen und tierischen Organismen gebildethaben. Im Gegensatz zu solchen Rohstoffen,die sich, wenn überhaupt, nur in langen erdge-schichtlichen Zeiträumen erneuern können,regenerieren sich die nachwachsenden Res-sourcen jährlich oder in nach menschlichenMaßstäben überschaubaren Zeiträumen.

Nachwachsende Rohstoffe für die Herstellungvon Tensiden

Für die Herstellung von Tensiden finden sowohlfossile als auch nachwachsende Rohstoffe Ver-wendung. Manche Tenside, z. B. die linearenAlkylbenzolsulfonate (LAS), lassen sich nur aufBasis fossiler Rohstoffe, vornehmlich Erdöl, her-stellen. Rohstoffe sind hier Benzol und langket-tige Alkane. Andere Tenside wie z. B. die Alkyl-polyglucoside (APG) werden vollständig ausnachwachsenden Rohstoffen hergestellt. AlsRohstoffe dienen in diesem Fall Stärke (alsQuelle für Glucose) für den hydrophilen Teil des Moleküls und Kokosfett (als Quelle für diezweite Komponente, den Fettalkohol) und damitden hydrophoben Teil.

Wieder andere Tenside lassen sich sowohl aufBasis fossiler als auch auf Basis nachwachsen-der Rohstoffe herstellen. Das gilt z. B. für dieFettalkoholsulfate: Grundlage für deren Her-stellung sind Fettalkohole, die durch Reaktion

mit gasförmigem Schwefeltrioxid/Luft-Gemischund anschließender Neutralisation mit Natron-lauge zu Fettalkoholsulfaten umgesetzt werden.Von den zirka 2 Millionen Tonnen Fettalkoho--len, die 2003 weltweit produziert wurden,stammten etwa 50 Prozent aus nachwachsen-den Rohstoffen, 45 Prozent aus Erdöl und 5 Prozent aus Kohle.

Tenside mit mindestens einem Baustein ausnachwachsenden Rohstoffen haben heuteeinen relativen Anteil von zirka 50 Prozent am Gesamt-Tensidmarkt in Europa. Ein Anfang2010 von vier Chemiefachverbänden vorge-legtes Positionspapier mit dem Titel „Rohstoff-basis im Wandel“ (www.dechema.de) weist darauf hin, dass insgesamt über ein Drittel dervon der Industrie verarbeiteten pflanzlichenFette und Öle der Herstellung von Tensidendient. In den vergangenen 30 Jahren hat sichbei der Herstellung von Fettalkoholen dasVerhältnis zwischen synthetischen und natürli-chen Quellen erheblich verschoben. Betrug die-ses im Jahre 1980 noch 60 zu 40, so ist esheute genau umgekehrt. Diese Verschiebunggeht nur zu einem geringen Teil auf die poli-tisch erwünschte Verdrängung des Rohölsdurch pflanzliche Öle und Fette zurück. Viel-mehr führten insbesondere Kostenüberlegun-gen dazu, dass sich die Chemiker in wachsen-dem Maße kostenlose Syntheseleistungen von Pflanzen zunutze machten.

Argumente für die Herstellung von Tensiden aus nachwachsenden Rohstoffen –eine kritische Betrachtung

Schnell könnte man zu der Auffassung gelangen,der Einsatz nachwachsender Rohstoffe sei perse besser als die Nutzung fossiler und damitendlicher Ressourcen. Beleuchten wir die Argu-

Tenside und nachwachsende Rohstoffe

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mente „pro“ nachwachsende Rohstoffe einmalnäher, um ein ausgewogenes Bild zu erhalten:

Trägt die Verwendung von nachwachsendenRohstoffen zur Schonung endlicher fossilerRessourcen, wie Erdöl, Erdgas und Kohle bei?

Dass eine Schonung der fossilen Rohstoffvor-räte notwendig ist, ist unbestritten. Denn Erdölund Erdgas sind auf mittlere Sicht nicht erneu-erbare Ressourcen, d. h. was heute verbrauchtwird, steht künftigen Generationen nicht mehrzur Verfügung.

Doch auch nachwachsende Rohstoffe sindnicht unbegrenzt einsetzbar. So sind die land-wirtschaftlich nutzbaren Flächen der Erdebegrenzt und die Nachhaltigkeit ihrer Bewirt-schaftung ist nicht von selbst gegeben (Boden-auslaugung, Erosion).

Zudem gilt es in Bezug auf die Tenside zu be-denken, dass für deren Herstellung nur zirka0,1 Prozent des jährlich verbrauchten Rohölsverwendet wird (zum Vergleich: In der Ener-gieerzeugung und im Verkehr werden zirka 93 Prozent des jährlich verbrauchten Rohölseingesetzt). Selbst eine – nur theoretisch vor-stellbare – vollständige Substitution von aufErdölbasis hergestellten Tensiden durch nativeTenside würde also nur einen kaum wahrnehm-baren Beitrag zur Ressourcenschonung leisten.In Anbetracht der damit vermutlich verbunde-nen technischen und ökonomischen Schwierig-keiten bleibt es zweifelhaft, ob das derzeit sinn-voll ist. Eine Life-cycle Analyse unter Miteinbe-ziehung der Anwendung des Tensids stellt eingutes Instrumentarium zur Abschätzung derNachhaltigkeit dar.

Beim Einsatz nachwachsender Rohstoffe wieKokos- oder Palmkernöl für die Tensidherstel-lung war denn auch der Ressourcenschutzmeist nicht das Hauptargument. Im Vorder-grund stand vielmehr die bessere Verfügbarkeitder für die Tensidherstellung wichtigen Fett-säuren mittlerer Kettenlänge (zwischen 10 und14 Kohlenstoffatomen) in diesen Pflanzenölen.

Sind Tenside aus nachwachsenden RohstoffenCO2-neutral?

Tenside aus nachwachsenden Rohstoffen sindweitgehend CO2-neutral, wenn man die zuvornotwendigen Landveränderungen, wie Abhol-zung von Regenwäldern, Trockenlegung vonMooren und Torfgebieten, nicht berücksichtigt.Eine Lifecycleinventory Analyse ist letztendlichdas geeignete Instrumentarium, um sachgerechteine CO2-Bilanz zu erstellen. Daher arbeitet dieTensidindustrie zurzeit an einer Aktualisierungder früheren Lifecycleinventory-Studien, diedann auch den CO2-Fußabdruck berücksichtigenwerden.

Allerdings muss in diesem Zusammenhangberücksichtigt werden, dass der Einsatz nach-wachsender Rohstoffe in der chemischen In-dustrie allgemein und bei der Herstellung vonTensiden im Speziellen zur Lösung der CO2-Problematik nur unwesentlich beitragen kann:Die derzeit genutzten Mengen sind zu klein.Eine Steigerung durch einen annähernd voll-ständigen Ersatz der fossilen Rohstoffe durchnachwachsende Rohstoffe ist aber nicht inallen Fällen möglich bzw. sinnvoll, zumindestdann nicht, wenn positive Sekundäreffekteberücksichtigt werden. Unter Sekundäreffektensind in diesem Zusammenhang die Energie- unddamit CO2-Einsparungen zu verstehen, die auf-grund von Prozessoptimierungen mit Hilfe vonTensiden erreicht werden können. Hierzu gehö-ren z. B. die Absenkung der Waschtemperatur(30°C Wäsche) oder die Reduzierung vonReibungsverlusten in Pipelines. Da das CO2-Einsparpotenzial der Sekundäreffekte oftwesentlich größer ist als das der primärenSubstitution, muss sichergestellt sein, dasseine Substitution nicht auf Kosten einerschlechteren technischen Leistung erkauftwird. Das zitierte Beispiel LAS zeigt, dass es in manchen Fällen nicht möglich ist, ein Tensidauf petrochemischer Basis durch ein nativesTensid zu ersetzen.

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Sind Tenside aus nachwachsenden Rohstoffen(besser) biologisch abbaubar?

Häufig wird von Befürwortern des Einsatzes von nachwachsenden Rohstoffen als weiteresArgument angeführt, dass die Tenside ausnachwachsenden Rohstoffen im Gegensatz zuTensiden, die aus fossilen Rohstoffen herge-stellt werden, biologisch besser abbaubar sind.

Für die biologische Abbaubarkeit einer Sub-stanz spielt die Herkunft des Rohstoffs jedochkeine Rolle; entscheidend ist vielmehr die che-mische Struktur des Moleküls. So weisen zumBeispiel definierte Fettalkoholsulfate auf derBasis fossiler Rohstoffe das gleiche Abbauver-halten auf wie Fettalkoholsulfate, die auf derBasis nachwachsender Rohstoffe hergestelltwerden.

Dessen ungeachtet zeigt sich gegenwärtig inder Praxis, dass Tenside aus nachwachsendenRohstoffen tatsächlich allesamt gut biologischabbaubar sind, da sie ausschließlich lineareKohlenstoffketten aufweisen, die für die Mikro-organismen kein Problem darstellen. Bei denTensiden aus fossilen Rohstoffen gibt es durch-aus einige Vertreter, die gleich gut abbaubarsind, etwa solche mit wenig verzweigten Alkyl-ketten. Handelt es sich jedoch um sehr starkverzweigte Ketten, so zeigen diese oft eineunzureichende Abbaubarkeit – solche Kettensind die Mikroorganismen aus ihrer natürlichenUmgebung nicht gewohnt.

Dafür weisen Tenside mit verzweigten Kettenjedoch andere technische Eigenschaften auf,die Tenside mit linearen Ketten nicht besitzen.Beispielsweise sind Tenside mit verzweigtenAlkylketten grundsätzlich besser löslich, wo-durch sich leichter höher konzentrierte flüssigeProdukte herstellen lassen, was in Bezug aufTransport und Lagerhaltung von Vorteil ist. Eineeinfache Substitution von Tensiden aus fossilenRohstoffen durch Tenside aus nachwachsendenRohstoffen ist deshalb nicht möglich.

Ist die Produktion von Tensiden aus nachwach-senden Rohstoffen weniger umweltbelastend?

Nachwachsende Rohstoffe werden oft in Mono-kulturen angebaut, die einen erhöhten Einsatzvon Dünge- und Pflanzenschutzmitteln benöti-gen. Die Flächen dafür gewinnt man oft durchAbholzung natürlicher Wälder, was eine Ver-minderung der Artenvielfalt begünstigen kann,wenn die Flächen nicht wieder aufgeforstetwerden. Ansätze für eine nachhaltige Bewirt-schaftung von Palm-Plantagen gibt es. ImRahmen eines Runden Tisches für nachhaltigesPalmöl (RSPO) hat sich ein Teil der europäi-schen Palmölhändler und Verarbeiter verpflich-tet, nur in Zusammenarbeit mit dem WorldWide Fund for Nature (WWF) und seinenPartnern geprüftes und als „nachhaltig“ zertifi-ziertes Palmöl zu kaufen.

Sind Tenside auf Basis nachwachsenderRohstoffe hautfreundlicher und eignen sich deshalb besser für den Einsatz in derKosmetikindustrie?

Tenside aus nachwachsenden Rohstoffen sindgrundsätzlich nicht besser für die Herstellungvon Kosmetika geeignet als synthetische Ten-side. Auch in der Natur gibt es viele Reiz- undGiftstoffe. Einige davon sind sogar weitaus giftiger als alle jemals von Menschenhand hergestellte Gifte. Andererseits fußen geradeSpitzenprodukte der Kosmetikindustrie auf synthetischen Verbindungen.

Die oben ausgeführten Antworten auf die typi-schen Fragen zum Vergleich zwischen Tensidenauf petrochemischer und auf Basis nachwach-sender Rohstoffe machen deutlich, dass letzt-lich die Tensidmoleküle mit ihren chemischenStrukturen ursächlich für die Bewertung sindund nicht die Herkunft der Rohstoffe. So istschließlich eine sachliche Auseinandersetzungmit den Fragestellungen erforderlich – diesjeweils vor dem Hintergrund der vorgesehenenAnwendungen. Die Tensidindustrie hat langjäh-rige Erfahrungen in der Nutzung unterschiedli-

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cher Rohstoffquellen sammeln können undWege gefunden, effektive und rohstoffeffizienteKombinationen im Hinblick auf die Produkt-optimierung zu entwickeln.

Insgesamt bleibt damit festzuhalten, dasssowohl Tenside auf Basis natürlicher Rohstoffe

als auch solche auf petrochemischer Basisgleichwertig einsetzbar sind. Je nachdem, wel-che Eigenschaften gewünscht und welcheBewertungskriterien herangezogen werden,haben beide Rohstoffgruppen gegenüber derjeweils anderen ihre Vor- und Nachteile.

Tenside ermöglichen uns rationelle Fertigung,innovative Verfahren, weltweit konkurrenzfähi-ge Produkte. Ein Verzicht auf Tenside würdeeinem Rückschritt in ein vorindustrielles Stein-zeitalter gleichkommen. Gleichzeitig wären wirum viele bewährte Methoden und Chancenärmer, wichtige Probleme unserer Gegenwartund Zukunft zu lösen: das Einsparen von Ener-gie beispielsweise, das bessere Nutzen unsererfossilen Energiereserven und den Schutz unse-rer Gesundheit.

Probleme, die im Zusammenhang mit der Be-einträchtigung der Umwelt durch Tenside in derVergangenheit aufgetreten sind, wurden schnellgelöst. Die Zusammenarbeit zwischen Gesetz-geber, Behörden und Industrie war zu jeder Zeitam gemeinsamen Erfolg orientiert und hat sichbewährt. Darüber hinaus hat die Industrie inEigenverantwortung sich abzeichnende Proble-me gelöst, bevor gesetzgeberische Maßnahmennotwendig waren. Die selbst auferlegte Ver-pflichtung, nicht nur leistungsfähigere und wirt-schaftlichere, sondern auch immer umweltver-träglichere Tenside zu entwickeln, ist ein deutli-ches Zeichen für die aktive Bereitschaft derIndustrie, ihrer Verantwortung gegenüber denMenschen und der gesamten Natur gerecht zuwerden.

Auch in Zukunft wird die Industrie mit hohemForschungs- und Investitionsaufwand den Um-

weltschutz vorrangig in ihre Produktentwick-lungen einbeziehen und ein verlässlicherPartner der Wissenschaft, Behörden und An-wender sein.

Die Möglichkeiten der modernen Tenside sindlängst noch nicht ausgereizt, das Potenzial fürmaßgeschneiderte Problemlösungen und intelli-gente Kombinationen bei weitem nicht ausge-schöpft. Im Augenblick zeichnen sich Perspek-tiven auf der Basis der allerdings noch umstrit-tenen Nanotechnik ab. Dabei werden die Gren-zen zwischen Chemie und Physik fließend.Denn die Eigenschaften von Teilchen in derGrößenordnung von einem Milliardstel MeterDurchmesser hängen nicht mehr von ihrer che-mischen Zusammensetzung ab, sondern inerster Linie von ihrer Größe. Es wird dadurchmöglich, von vornherein auf biologisch und öko-logisch problematische Chemikalien zu verzich-ten. Dieser Fortschritt gehe allerdings mit derInkaufnahme neuer, noch weitgehend unbe-kannter Risiken einher, fürchten Umweltschüt-zer. Diese Sorgen müssen ernst genommenwerden. Es ist ohnehin klar, dass es im persön-lichen Leben wie auch in Technik und Wirt-schaft keine, für alle Zeiten endgültige Lösunggeben kann, denn es wird immer wieder neueErkenntnisse geben, die bereits vorhandenesund bewährtes infrage stellen und neue Wegeund Perspektiven aufzeigen.

Ausblick

Bedeutender Wirtschaftsfaktor

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Testverfahren: Wie wird die biologischeAbbaubarkeit geprüft?

Die offizielle Prüfung der biologischen Abbau-barkeit organischer chemischer Stoffen erfolgtmit Hilfe gesetzlich vorgeschriebener, standar-disierter Testmethoden. Diese Testmethodengeben letztendlich Auskunft darüber, ob einStoff als „leicht biologisch abbaubar“ eingestuftwerden kann. Diese Kenngröße, die mit Hilfevon sog. Screening-Tests (und ggf. „Inherent“-und/oder „Simulations“-Tests) ermittelt wird,ermöglicht eine orientierende Beurteilung vonorganischen Stoffen und ist u. a. relevant fürdie EU-Kennzeichnung „umweltgefährlich“, fürdie EU-Detergenzienverordnung ab 8.10.2005und das Chemikaliengesetz.

(1) Screening-Tests

Bei Screening-Tests (OECD 301 A-F) handelt es sich um einfache, aber relativ streng bewer-tende statische Labortests. Aus Gründen derPraktikabilität und aus Kostengründen wird diebiologische Abbaubarkeit eines Tensids übli-

cherweise zunächst mit solchen Screening-Tests untersucht.

Dabei werden in einem Testgefäß einmalig klei-ne Mengen des zu testenden Tensids in einerwässrigen, mineralsalzhaltigen Lösung gelöstund geringe Mengen eines Mikroorganismen-Gemisches zugesetzt. Die Mikroorganismenstammen im Allgemeinen aus dem Ablauf einerkommunalen Kläranlage oder aus Flusswasserund entsprechen somit in ihrer Vielfalt den inder aquatischen Umwelt vorhandenen Mikro-organismen. Das zugesetzte Tensid ist für siedie einzige Kohlenstoff- bzw. Energiequelle inder Lösung.

Das Testgefäß wird nach Zusatz von Tensid undMikroorganismen für die Testdauer von maxi-mal 28 Tagen lose verschlossen bei 25 °C ge-halten und zwecks Anreicherung mit Sauerstoff,den die Mikroorganismen für den Abbau benöti-gen, geschüttelt.

In festgelegten regelmäßigen Abständen wer-den Proben entnommen und die Abbaurate desTensids mit Hilfe geeigneter Analysemethodenbestimmt.

AnhangUmweltverträglichkeit im Test

Analysenparameter

In welchem Maße ein zu prüfendes Tensid aus der Umwelt entfernt wird, kann je nachPrüfmethode mit Hilfe von drei verschiedenen Analysenparametern gemessen werden:

1. Abnahme der Prüfsubstanz/des Tensids durch Bestimmung des im flüssigen Kulturmedium gelösten organischen Kohlenstoffs (DOC = dissolved organic carbon). Die Abnahme ist umso größer, je besser das Tensid durch Bakterien verwertet/abgebautwerden kann. (Zusätzlich zum biologischen Abbau wird bei Messung des DOC auch eine Entfernung vonorganischen Stoffen aus (Ab-)Wasser auf physikalischem oder chemischem Weg mit erfasst,z. B. durch Adsorption an Klärschlamm oder Ausfällung.)

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Erreicht bzw. überschreitet der Abbau einesTensids in einem solchen Screening-Test – beivorgegebener Messmethode und Zeitdauer –

einen bestimmten Schwellenwert, einen soge-nannten Pass level, so gilt das Tensid als leichtbiologisch abbaubar.

2. Der biochemische Sauerstoffbedarf BSB Beim Abbau des Tensids verbrauchen die Mikroorganismen Sauerstoff O2 („oxidativerAbbau“). Daher gibt der Verbrauch an gelöstem, freiem Sauerstoff durch die Mikroorganis-men im Rahmen des (aeroben) Tensidabbaus – der sog. biochemische Sauerstoffbedarf BSB – Auskunft über die Abbaurate des Tensids.Die Ermittlung der Abbaurate erfolgt durch den Vergleich des gemessenen BSB mit dem fürden vollständigen Abbau der Prüfsubstanz theoretisch notwendigen Sauerstoffbedarf (ThSB).Anstelle des errechneten ThSB wird häufig der experimentell ermittelte Sauerstoffbedarf fürdie vollständige Oxidation der Prüfsubstanz auf chemischem Wege, der sog. chemischeSauerstoffbedarf CSB verwendet.

3. CO2-Bildung im Rahmen des AbbausIm Rahmen des Abbaus des Tensids entsteht als „Abfallprodukt“ CO2. Daher gibt die Menge an gebildetem CO2 Auskunft über die Abbaurate des Tensids. Auch indiesem Fall erfolgt die Ermittlung der Abbaurate durch den Vergleich mit einem geeignetenBezugswert.

Pass level gemäß EU-Detergenzienverordnung

Die Referenzmethode für die Laborprüfung der vollständigen Bioabbaubarkeit von Tensiden im Rahmen der Detergenzienverordnung basiert auf der Norm ISO 14593: 1999 (CO2-Head-space-Test). Tenside in Detergenzien gelten als biologisch abbaubar (gemäß EU Verordnung(EG) Nr. 648/2004), wenn die auf der Grundlage bestimmter Prüfverfahren – insgesamt sechsMethoden stehen zur Wahl – gemessene Rate der biologischen Abbaubarkeit (Mineralisierung)innerhalb von 28 Tagen mindestens 60 Prozent beträgt.

Je nach den physikalischen Eigenschaften des Tensids können auch andere Methoden herange-zogen werden (der sog. „DOC Die-Away-Test“ oder ein modifizierter OECD Screening test),wobei bei diesen Methoden eine Rate der biologischen Abbaubarkeit von 70 Prozent innerhalbvon 28 Tagen als gleichwertig angesehen wird.

Wird der entsprechende Schwellenwert erreicht, gilt das untersuchte Tensid auch unter Um-weltbedingungen als leicht biologisch abbaubar. Erreicht ein Tensid hingegen den vorgeschrie-benen Schwellenwert der Detergenzienverordnung nicht, so kann der Hersteller von Detergen-zien, die ein solches Tensid enthalten, und die für den industriellen oder institutionellen Bereichbestimmt sind, eine Ausnahme beantragen. Ist das Detergenz für andere Anwendungen be-stimmt oder wird der Ausnahmeantrag abgelehnt, so darf das Detergenz mit dem betreffendenTensid nicht mehr in Verkehr gebracht werden.

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(2) „Simulations“-Tests

„Simulations“-Tests sind Verfahren, mit denendas Abbauverhalten von Tensiden unter reali-tätsnahen Bedingungen geprüft wird. Das in derPraxis bedeutendste Simulations-Testverfahrenist der Belebtschlamm-Simulationstest (OECD303 A). Es simuliert den Betrieb der biologi-schen Reinigungsstufe einer Kläranlage ineinem auf Labormaßstab verkleinertem Modell(vgl. auch Kasten). Es arbeitet – gemäß derBedingungen in einer realen Kläranlage – mit

relativ niedrigen Tensid-, jedoch hohen Mikro-organismenkonzentrationen, wie sie auch inKläranlagen vorkommen. Neben dem unter-suchten Tensid wird kontinuierlich (� dynami-sches Verfahren!) auch synthetisches oderkommunales Abwasser zugegeben, so dass die Mikroorganismen – wie unter den in einerKläranlage herrschenden Bedingungen –unterschiedliche organische Verbindungen (C-Quellen und Energiequellen!) zur Verfügunghaben, die sie abbauen können.

OECD 303 A: der Coupled-Unit-Test

Quelle: Wagner: „Waschmittel – Chemie und Ökologie“ S.108

In jeder der auf Labormaßstab verkleinerten Modellkläranlage (biologische Reinigungsstufe) liegen die Mikroorganismen in großer Dichte, als sogenannter Belebtschlamm vor. Einer dieserModellkläranlagen wird das zu untersuchende Tensid kontinuierlich zusammen mit einem hohenÜberschuss an leicht abbaubaren organischen Verbindungen („synthetisches“ oder kommunalesAbwasser, in der Abbildung: Nährlösung + Prüfsubstanz) zugeführt, so dass die Mikroorganis-men wie unter natürlichen Bedingungen unterschiedliche organische Verbindungen zur Ver-fügung haben, die sie abbauen können.

Die zweite Modellkläranlage ist die sog. Kontrollkläranlage, der nur „synthetisches Abwasser“ohne zu untersuchendes Tensid zugeführt wird. Mit Ausnahme dieses Unterschieds arbeiten diebeiden Modellkläranlagen gleich. Eine Dosierpumpe (nicht dargestellt) sorgt jeweils für den kon-

Absetzgefäß

Absetzgefäß

Ablauf

AblaufZulauf

Zulauf

Luftzufuhr

Luftzufuhr

(Nährlösung)

(Nährlösung+ Prüfsubstanz)

BelebtschlammbehälterSchlammaustausch

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(3) „Inherent“-Tests – Tests zur Bestimmungder „grundsätzlichen Abbaubarkeit“

Mit dieser Gruppe von Tests wird die prinzipiel-le („potenzielle“, „inhärente“) Abbaubarkeituntersucht, vornehmlich bei Tensiden, die nichtder Detergenzien-Verordnung unterliegen.

Neben dem biologischen Abbau werden imRahmen dieser Tests auch physikalische undchemische Prozesse zur Entfernung desTensids aus dem (Ab-)Wasser mit erfasst(Nachweis der DOC-Abnahme (vgl. Kasten)). InDeutschland wird vorrangig der Zahn-Wellens-Test (OECD 302 B) angewandt. Es handelt sichwie beim Screening-Test um ein statischesVerfahren, bei dem aber hohe Bakterien- undPrüfsubstanzkonzentrationen eingesetzt werden(sog. Belebtschlammtest, aber ohne jedenModellcharakter (vgl. (3)).

Eindeutig positive Testergebnisse lassen denSchluss zu, dass das Tensid unter Kläranlagen-bedingungen prinzipiell abbaubar ist und des-halb für die Umwelt keine dauerhafte Belastungdarstellt.

Da dieser Test zwischen gut und nur mäßig ab-baubaren Stoffen allerdings kaum unterschei-det und daher eher falsch positive als falschnegative Ergebnisse erwarten lässt, erfolgt beiunklaren Befunden eine weitere Prüfung desAbbauverhaltens des Tensids in sogenanntenSimulationstests. Diese Tests werden auch an-gewandt, wenn zusätzliche Informationen überdas Abbauverhalten erforderlich sind.

tinuierlichen Zulauf von Untersuchungslösung. Sie wird so eingestellt, dass die Untersuchungs-lösung und mit ihr ein Teil des Belebtschlamms innerhalb von drei Stunden den Belebtschlamm-behälter der Anlage durchläuft. Eine andere Pumpe sorgt jeweils dafür, dass die Mikroorga-nismen im Belebtschlammbehälter eine ausreichende Sauerstoffmenge für den Abbau, sowohldes Tensids als auch der anderen zugesetzten leicht abbaubaren organischen Verbindungen, zurVerfügung haben (in Abbildung: Luftzufuhr). Der Ablauf des Belebtschlammbehälters wirdjeweils im Absetzgefäß aufgefangen. Dort wird der Belebtschlamm durch Sedimentation abge-trennt und mittels einer Pumpe wieder in das Belebungsbecken zurückgeführt.

Im Zu- und Ablauf beider Modellkläranlagen wird während des Untersuchungszeitraums regel-mäßig der Gehalt an gelöstem organischem Kohlenstoff, der DOC-Wert, gemessen. Aus derDifferenz der Messergebnisse in beiden Anlagen lässt sich der Grad des Abbaus des untersuch-ten Tensids feststellen.

Damit in beiden Anlagen eine vergleichbare biologische Basis gegeben ist, wird der Schlamm inregelmäßigen Abständen ausgetauscht, daher auch der Name dieses Tests: „Coupled-Units-Test“ (coupled units = „gekoppelte Einheiten“).

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Die „aquatische Toxizität“

Neben der Beurteilung der biologischen Abbau-barkeit kommt es bei der Umweltrisikobe-wertung von Tensiden auf die Ermittlung derGiftigkeit gegenüber Wasserorganismen, diesog. aquatische Toxizität, an.

Testverfahren – Grundlagen zur Ermittlungder aquatischen Toxizität

Ein (Oberflächen-)Gewässer ist aus biologischerSicht ein Lebensraum für eine Vielfalt unter-schiedlicher Organismen. Diese verschiedenenOrganismen leben in einem solchen Gewässernicht isoliert voneinander. Sie sind vielmehrvoneinander abhängige Glieder einer Lebensge-meinschaft. Daher kann die Beeinträchtigungeines Gliedes einer solchen Lebensgemein-schaft – z. B. durch ein Tensid – die Veränder-ung der gesamten Lebensgemeinschaft nachsich ziehen. Ein einfaches Beispiel mag das ver-deutlichen:

Wird die Entwicklung von einzelligen Algengestört, dann fehlt den Daphnien (Wasser-flöhen) die Nahrung. Sie können nicht wachsenund sich vermehren. Damit fehlt auch denFischen, die sich von diesen Kleinkrebsen er-nähren, die Lebensgrundlage usw.

Da die wissenschaftlichen Kenntnisse über diekomplexen Abhängigkeiten und Wirkungsme-chanismen innerhalb einer Lebensgemeinschaftnoch lückenhaft sind, müssten streng genom-men Untersuchungen bezüglich der aquati-schen Toxizität einer Substanz mit vollständi-gen aquatischen Lebensgemeinschaften durch-geführt werden. Da es jedoch – von wenigenAusnahmen abgesehen – nicht möglich ist, voll-ständige aquatische Lebensgemeinschaften imLabor zu simulieren und die Auswertung/Be-wertung dieser Tests schwierig ist, werdenTests in der Regel mit einzelnen ausgewählten,empfindlichen, ganzjährig verfügbaren undleicht kultivierbaren Vertreter der „klassischen

Praktische Bedeutung von Labor-Abbautestergebnissen

Die Ergebnisse von Screening-Tests können aufgrund der Verfahrensbedingungen natürlichnicht direkt auf die Umwelt übertragen werden. Doch der Vergleich der Ergebnisse vonScreening-Tests mit Simulationstestergebnissen und Umweltmonitoringdaten hat gezeigt, dassim Falle eines positiven Testergebnisses im Screening-Test, z. B. also im Falle des Nachweisesder leichten biologischen Abbaubarkeit, eine gute und schnelle Abbaubarkeit auch in der Um-welt gewährleistet ist. In einem solchen Fall kann – aufgrund der strengen Testbedingungenund der begrenzten Testdauer – von einem vollständigen biologischen Abbau in der Umweltausgegangen werden, selbst wenn das Tensid im Labortest nicht vollständig abgebaut wurde.

Diese Schlussfolgerung gilt auch für nicht abgebaute Anteile eines Tensids in Kläranlagen-simulationstests. Kläranlagen sind nicht dafür konzipiert, alles organische Material innerhalbder begrenzten Aufenthaltsdauer komplett abzubauen. Sie sollen nur die Belastung des Abwas-sers mit organischem Material so weit absenken, dass in den natürlichen Gewässern vorhande-ne Abbauorganismen den Rest problemlos beseitigen können. Lässt es sich nicht ausschließen, dass die in Tests nicht abgebauten Reste eines Tensids nochstabile bzw. schwer abbaubare Zwischenverbindungen enthalten, bieten sich aufwändigereUntersuchungsverfahren wie z. B. Metabolitentests an.

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Nahrungskette“ im Wasser durchgeführt. Essind dies einzellige Grünalgen als wichtigeVertreter der pflanzlichen Organismen, dieDaphnien (Wasserflöhe) als pflanzenfressendetierische Organismen und Fische (in Deutsch-land meist der Zebrabärbling) als Vertretereiner der oberen Ebenen der Nahrungskette.Darüber hinaus werden noch Bakterien in diePrüfung mit einbezogen, u. a. weil eine Beein-flussung von Bakterien bei einer Einleitung ineine biologische Kläranlage von Bedeutung istund die Selbstreinigungskräfte von natürlichenGewässern mindert (außerdem schließen sie alsDestruenten den Stoffkreislauf, indem sie (ab-gestorbene) pflanzliche und tierische Biomasseremineralisieren).

Die Durchführung von Tests zur Ermittlung deraquatischen Toxizität einer Substanz mit denbeschriebenen Organismen ist – mit Ausnahme

der Bakterientests – in EU- bzw. OECD-Richt-linien vorgeschrieben. Die Ergebnisse dürfen –da sie im Labor unter Standardbedingungen anEinzelorganismen erhalten wurden – allerdingsnur als Hinweis auf das Gefährdungspotenzialeines Stoffes gewertet werden und sind nichtdirekt auf die Umwelt übertragbar.

Beurteilung der aquatischen Toxizität: akute und chronische Toxizität

Zur Beurteilung der aquatischen Toxizität einesTensids müssen sowohl akute also auch chroni-sche Toxizität berücksichtigt werden. Die akuteToxizität umfasst toxische Effekte, die sich be-reits nach einem relativ kurzzeitigen Kontaktder Organismen mit der untersuchten Substanzeinstellen. Als Kenngröße wird die letale Kon-zentration LC50 bzw. die EffektkonzentrationEC50 bestimmt (vgl. Kasten).

Akute Toxizität

Toxische Effekte, die sich bereits nach einem relativ kurzen Kontakt der Prüforganismen mitdem untersuchten Tensid einstellen. Kenngrößen: LC50 bzw. EC50

LC50: Konzentration, bei der 50% der untersuchten Individuen sterben (LC: lethal concentration).

EC50: Konzentration, bei der bei 50% der untersuchten Individuen bestimmte negative Effekte, z. B. eine Hemmung der Zellvermehrung (Grünalgen) oder eine Veränderung derSchwimmfähigkeit (Daphnien) auftreten.

Ermittlung der LC50- bzw. EC50-Werte

Eine bestimmte Anzahl der ausgewählten Testorganismen wird unterschiedlichen Konzentra-tionen der getesteten Substanz ausgesetzt. Nach definierten Zeiträumen (48 Stunden beiDaphnien, 72 Stunden bei Algen, 96 Stunden bei Fischen) kann man auf diese Weise sowohl diehöchste Substanzkonzentration ermitteln, bei der noch keine letalen (bei Fischen) bzw. wesent-liche Lebensäußerungen betreffenden Effekte (Schwimmfähigkeit bei Daphnien, Zellvermehrungbei Algen) auftreten (LC0- bzw. EC0-Wert) als auch die niedrigste Substanzkonzentration, die beiallen Versuchsorganismen zu akuten Effekten führt (LC100- bzw. EC100-Wert). Aus diesen Datenlässt sich der LC50- bzw. EC50-Wert berechnen.

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Die chronische Toxizität beschreibt toxischeEffekte, die sich erst nach einem längerenKontakt der Organismen mit der untersuchten

Substanz einstellen. Als Kenngröße wird üblicherweise der NOEC-Wert angegeben (vgl.Kasten).

Tests bzw. Daten zur akuten sowie chronischenToxizität sind für die Einstufung und Kennzeich-nung nach dem EU-Chemikaliengesetz relevant.

Chronische Toxizität

Toxische Effekte, die sich erst nach einem längeren Kontakt der Lebewesen mit der unter-suchten Substanz einstellen. Kenngröße: NOEC

NOEC: No Observed Effect Concentration – höchste geprüfte Konzentration der untersuchtenSubstanz, bei der keine negativen Effekte zu beobachten sind.

Ermittlung der NOEC

Die NOEC wird wie die LC bzw. EC (vgl. oben) mit Hilfe von Konzentrationsreihen ermittelt,allerdings sind die Versuchszeiträume in der Regel länger und es steht nicht die Letalität der Substanz gegenüber dem Testorganismus im Vordergrund, sondern der Einfluss aufbestimmte Lebensäußerungen. Bei Daphnien wird z. B. der Einfluss auf die Vermehrungsrateder Tiere bestimmt, bei Fischen der Einfluss z. B. auf das Schwimmverhalten, die Kiemen-deckelbewegung und das Fressverhalten bzw. bei sogenannten Early Life Stage Tests (ELS-Tests) der Einfluss auf die Entwicklung der Eier (Schlupf- und Überlebensrate der Embryonen)und Larven. Chronische Tests sind daher meist deutlich empfindlicher als Akuttests.

Für die Umweltrisikobewertung von Tensidenbilden hingegen Tests zur chronischen Toxizitätbzw. die aus diesen Tests erhaltenen Daten dieBasis (vgl. auch Kasten bezüglich der Aussage-kraft der jeweiligen Kenngrößen.)

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Glossar

aerob Verhältnisse, die durch die Anwesenheit vonSauerstoff gekennzeichnet sind. Lebensweisevon tierischen und pflanzlichen Organismen, die Sauerstoff zur Atmung brauchen.

Agglomeration Anhäufung, Zusammenballung

A.I.S.E. Association de la Savonnerie, de la Détergenceet des Produits d’Entretien (Europäischer Verband der Wasch- und Reinigungsmittelher-steller)

Alkalien Substanzen, deren Lösung mit Wasser basischeReaktionen zeigen, d. h., die einen pH-Wertüber 7 haben, z. B. Ätznatron, Soda, Natrium-silikat.

amphoterAmphotere oder ampholytische Tenside sindVerbindungen, die sowohl positiv geladeneIonen – Kationen – sowie negativ geladeneIonen – Anionen – besitzen und daher innereSalze bilden, die je nach Reaktionsmediumsauer oder basisch reagieren.

anaerob Verhältnisse, die durch die Abwesenheit vonfreiem Sauerstoff gekennzeichnet sind. Lebens-weise von tierischen und pflanzlichen Organis-men, die ohne freien Sauerstoff existieren.

Anionensiehe unter Ionen

AppreturAppretur bezeichnet die veredelnde Behandlungvon Stoffen und Textilien, aber auch Garnenund Fasern sowie Papier und Leder, um ihnenein besonderes Aussehen und/oder bestimmteEigenschaften zu geben. Dazu gehören beson-

dere Oberflächenstrukturen, Steifheit, Weich-heit, Glanz, Dichte, Glätte, Geschmeidigkeit,aber auch wasserabweisende, antistatische,flammhemmende oder antimikrobielleAusrüstungen.

AvivageTextilhilfsmittel zur Verbesserung der Lauf- undGleiteigenschaften für die Weiterverarbeitungvon Chemiefasern in Form von Seifen, Ölenoder Fetten. In der Textilveredlung haben dieAusrüstungsmittel die Aufgabe, den Stoffen(Geweben, Gewirken etc.) den spezifischenAusrüstungseffekt zu geben (z. B. Geschmei-digkeit, Griff, Glanz).

beizenhier: Entfernen von Oxiden (z. B. Rost) u. a.Metallverbindungen von Oberflächen durchchemische oder elektrolytische Behandlung.

biologischer Abbau Abbau einer organischen Substanz (z. B. imWasser oder im Boden) durch Einwirkung vonMikroorganismen (z. B. Bakterien).

Bitumen Aus Erdöl gewonnene hochmolekulareKohlenwasserstoffgemische. Verwendung alsAnstrichstoffe in der Dachpappenindustrie,hauptsächlich aber als Straßenbaumaterialien.

CESIOComité Européen des Agents de Surface et deleurs Intermédiaires Organiques (EuropäischerAusschuss der Hersteller von Tensiden undihrer organischen Vorstufen) mit Sitz in Brüssel.

Detergenzien Heute: Bezeichnung für Waschmittel. Früher:Bezeichnung für grenzflächenaktive Stoffe,Tenside.

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dispergieren Möglichst feine Verteilung eines Stoffes ineinem anderen.

Egalität Gleichmäßiges Aufziehen z. B. eines Farb-stoffes.

Emulsionen, Emulgieren, Emulgator Disperse Systeme von zwei nicht oder nur teil-weise miteinander mischbaren Flüssigkeiten,von denen die eine in der anderen fein verteiltist, z. B. Wasser/Öl (W/O)-Emulsion, d. h.Wassertröpfchen sind in einer Ölphase verteilt,emulgiert. Andererseits lässt sich Öl in Wasseremulgieren, was zu O/W-Emulsionen führt.Butter ist eine W/O-, Milch ist eine O/W-Emul-sion. Emulsionen können über lange Zeit stabilsein. Ihre Stabilität wird u. a. gewährleistetdurch grenzflächenaktive Stoffe, Tenside, dieman in diesem Zusammenhang Emulgatorennennt.

Entkälkungsmittel Sie reduzieren die während des Äschervor-gangs zum Hautaufschluss erforderliche alkali-sche Schwellung und neutralisieren bzw. entfer-nen die in die Tierhaut eingelagerten Alkalienund Calciumverbindungen. Entkälkungsmittelsind z. B. Salze, Säuren, Komplexbildner.

Erdölemulsionsspalter Dienen zum Aufbrechen einer Emulsion ausWasser und Rohöl. Es handelt sich um starkhydrophile Verbindungen, z. B. Salze von Fett-säuren und Sulfonsäuren sowie die Säurenselbst, die in kleinen Mengen zugesetzt werdenund schnell die W/O-Emulsion brechen.

Flotation Aufbereitungsverfahren für Erze, Kohle undSalze (nasses Schaumschwimmverfahren).Nicht benetzbares Erz oder Kohle verbindetsich mit Schaum, das benetzbare taube Gesteinsinkt nieder.

Hilfsmittelindustrie hier: Industriezweig, der die für die Bearbeitungvon Textilien, Leder, Pelzen und Papier notwen-digen chemischen Erzeugnisse produziert. Aberauch in einer Vielzahl von anderen Bereichenwerden Tenside als Hilfsmittel eingesetzt.

Inhibitor Stoff, der eine Reaktion (Rosten) oder einenVorgang (Schäumen) hemmt oder verzögert.

Ionen Atome oder Atomgruppen, die ein- oder mehr-fach, positiv oder negativ elektrisch geladensind. Positiv geladene Ionen: Kationen. Negativgeladene Ionen: Anionen

Kationen siehe unter Ionen

KettenglättmittelSchlichtezusatzmittel zur Verbesserung derWeichheit und Glätte von Kettfäden.

Kohle-Wasser-Slurries Aufschlämmung von fein gemahlener Kohle inWasser.

Lickeremulsion Emulsionen aus Fett, Wasser und Emulgatoren.Dienen in der Gerberei als Fettungsmittel, mitdenen Leder nach der Gerbung gefettet wird.

NetzmittelStoffe, die in Lösungen die Grenzflächenspan-nung des Wassers oder anderer Flüssigkeitenherabsetzen, so dass diese die Oberflächen vonFestkörpern besser erreichen und, falls es sichum durchlässige Oberflächen handelt (z. B.Textilfasern), in die Oberflächen eindringen undsie unter Verdrängung der Luft gründlich benet-zen und durchtränken können.

OECD (Organisation for Economic Cooperation andDevelopment) Organisation für wirtschaftlicheZusammenarbeit und Entwicklung mit 34 Mit-gliedsstaaten.

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persistent anhaltend, dauernd, widerstehend

Phasentransfer-KatalyseMethode, um Reaktionen zwischen Substanzenzu ermöglichen oder zu beschleunigen, die sichin verschiedenen Phasen befinden (z. B. zweinichtmischbare Flüssigkeiten). Die Reaktionkommt erst in Gang, wenn dem System einekleine (katalytische) Menge zugesetzt wird, dieeinen der Reaktanden (meist ein Anion) durchdie Grenzfläche aus der einen in die anderePhase transportiert. Geeignete Verbindungensind quartäre Ammonium-, Phosphonium-,Oniumverbindungen und Kronenether.

Pigment Nach DIN ein im Anwendungsmedium praktischunlösliches anorganisches oder organisches,buntes oder unbuntes Farbmittel.

Polymerisation Chemischer Vorgang, bei dem sich viele kleineMoleküle eines oder mehrerer Stoffe (Mono-mere) zu großen Molekülen (Polymere) che-misch verbinden. Der neue Molekülverbandbesitzt andere Eigenschaften als die Ausgangs-verbindungen. Kunststoffe sind Polymere. Esgibt aber eine Vielzahl weiterer Polymere, bei-spielsweise Cellulose, Stärke, Eiweiß.

Primärförderung Natürliche Produktivität einer Ölquelle (Öl wirddurch Erdgas herausgepresst oder wird abge-pumpt).

PVC Polyvinylchlorid. Kunststoff, Polymerisations-produkt aus Vinylchlorid

Schlichten Schlichtemittel verleihen den zum Verwebenbestimmten Garnen Glätte, Geschlossenheit,Geschmeidigkeit und Festigkeit, um sie für dieWeiterverarbeitung auf dem Webstuhl geeigne-ter zu machen. Bestehen entweder aus makro-

molekularen Naturprodukten (Stärke und -deri-vate) oder synthetischen polymeren Produkten(z. B. Polyvinylalkohol).

Sekundärförderung Erhöhung der Ausbeute einer Ölquelle durchEinpressen von Erdgas oder Wasser. Mit denMethoden der Primär- und Sekundärförderungerreicht man jedoch nur eine ca. 30 %igeAusnutzung eines Öllagers. Siehe auch Tertiär-förderung.

Solubilisation In Tensidlösungen bilden sich Tensidagglo-merate, die Micellen. Wasserunlösliche organi-sche Stoffe können in die Micellen eingeschlos-sen und solcherart in die wässrige Phase einge-tragen werden. Obwohl nicht direkt im Kontaktmit dem Wasser, werden sie somit in Lösunggebracht. Das Solubilisationsvermögen ist einecharakteristische Eigenschaft der Tenside.

SuspensionAufschwemmung kleiner, fester, unlöslicherTeilchen in einer Flüssigkeit.

Tertiärförderung Weitergehende Maßnahmen zur Förderung vonErdöl a) Wärmefluten, d. h. Erhitzen des ölführenden

Gesteins mit Heißwasser, Dampf (340 °C). b) Lösungsmittelfluten, d. h. Einpressen von

organischen Lösungsmitteln, Flüssiggasenoder CO2.

c) Chemisches Fluten, d. h. Einpressen vonTensiden und/oder Polymer-Lösungen, diedas Erdöl “vor sich her schieben“.

WalkenVerfilzen und Verdichten (verstärktesSchrumpfen in Länge und Breite) von Woll- oderfremdfaserhaltigen Woll-Stückwaren im warmenFeuchtzustand.

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Literatur

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