NACHHALTIGE HYGIENE

Ein Tensid verwenden die Menschen bereits seit Jahrtausenden: Seife. An dessen Stelle traten später Tenside auf Basis petrochemischer Rohstoffe. Die erste Generation dieser Produkte sorgte allerdings dafür, dass sich auf Abwässern und in Flüssen riesige Schaumberge bildeten. Die Tenside wurden in der Wasseraufbereitung nicht abgebaut, gelangten in die Umwelt und schädigten dort Organismen. Heute ist vorgeschrieben, dass sich Tenside in Kläranlagen innerhalb von vier Wochen zum größten Teil abbauen lassen müssen.

Den Wunsch der Verbraucher, nachhaltige Produkte zu nutzen, die genauso leistungsfähig sind wie herkömmliche, wurde immer größer. 2008 startete Hans Henning Wenk deshalb mit einem Forscherteam in Essen ein Projekt zur Entwicklung einer neuen Generation von Tensiden für Reinigungs- und Pflegeprodukte. „Anfangs haben Verbraucher akzeptiert, dass umweltfreundliche Produkte weniger gut waren als der Standard“, erinnert er sich. „Aber diese Zeiten sind vorbei.“

Die Forscher entschieden sich für den Einsatz von Rhamnolipiden, denn die bauen sich vollständig biologisch ab, und zwar mit und ohne Sauerstoff. Zudem entfernen sie Schmutz genauso zuverlässig wie sehr gute synthetische Tenside. Hinzu kommt die Hautfreundlichkeit, im Fachjargon „Mildheit“ genannt: Nach dem Spülen, Duschen oder Baden fühlt sich Haut angenehm gepflegt an.

Wenk und seine Kollegen machten sich auf die Suche nach einem alternativen Bakterium, das Rhamno­lipide ohne Gesundheitsrisiko herstellen kann und eine möglichst hohe Ausbeute ermöglicht. Zugleich legten sie fest, dass Zucker als Basis dienen sollte, denn der ist überall aus regionalen Quellen erhältlich, die nicht mit sensiblen Ökosystemen konkurrieren. „Das war eine Wette auf die Zukunft“, sagt Wenk im Hinblick auf den finanziellen und zeitlichen Aufwand. „Wir haben ordent­lich was in die Hand genommen.“

Für die Produktion wählte das Team einen Bakterien­stamm aus der Familie Pseudomonas putida, der bereits für andere industrielle Anwendungen genutzt wird. Dabei handelt es sich um einen gut erforschten Sicherheitsstamm, der für Menschen, Tiere und Pflanzen ungefährlich ist und sich nur unter künstlich hergestellten Bedingungen stark vermehrt. Diesem Stamm wurden dann Eigenschaften des Ausgangsbakteriums einprogrammiert. Schritt für Schritt gelang es den ­Forschern, die Leistungsfähigkeit der Bakterien so zu erhöhen, dass eine kommerzielle Nutzung der produzierten Rhamnolipide möglich erschien.

Unter dem Mikroskop sieht das Bakterium unspektakulär aus: ein längliches Gebilde mit ein paar Fäden an einem Ende. Für die Forschung aber stellten sich Rhamnolipide als hoch attraktiv heraus. Dies blieb auch Unilever nicht verborgen. 2015 stellte sich heraus, dass der niederländisch-britische Konsumgüterhersteller ebenfalls an der Entwicklung von Tensiden auf deren Basis arbeitete. Aus der Geschäftsbeziehung zu Evonik ergab sich ein gemeinsames Entwicklungsprojekt. „Unser Forschungs- und Entwicklungsteam ist mit Rhamnolipiden seit Jahren vertraut, allerdings waren Technologie und Wissenschaft noch nicht an dem Punkt angekommen, an dem eine industrielle Produktion möglich gewesen wäre“, sagt Peter Ter Kulve, President des in London beheimateten Home-Care-Geschäfts von Unilever. Für dieses Scale-up brachte Evonik ihre Kompetenz ein. Das Marktpotenzial ist enorm:
2,5 Milliarden Menschen verwenden täglich Unilever-­Produkte. Allein die Sparte Home Care setzt jährlich mehr als elf Milliarden € um.

Der Durchbruch in der Produktion im großen Maßstab gelang 2016 im slowakischen Evonik-Werk in Slovenská Ľupča. Dort beschäftigt der Konzern seit vielen Jahren Spezialisten für Fermentation, unter anderem zur Herstellung von Tensiden auf Basis biologischer Rohstoffe.

„Wenn Sie 5.000 statt zehn Liter einer Substanz produzieren, reicht es nicht, die Werte einfach zu multiplizieren“, sagt Wenk. Auch Drücke, Prozesse und Temperaturen müssten angepasst werden. Als größtes Problem erwies sich ausgerechnet das, was die Rhamnolipide für den Endverbraucher so attraktiv macht: der Schaum. Bei der Anwendung soll das Produkt zwar schäumen, nicht jedoch bei der Produktion. Stimmen die Parameter, läuft die Produktion reibungslos (wie die Produktion funktioniert, erfahren sie hier). Als Rohstoff wird in den Fermentern in Slovenská Ľupča simpler Traubenzucker genutzt. Die Umsetzung von Zucker zu Rhamnolipiden erledigt der Bakterien­stamm im Fermenter bei Zimmertemperatur.

Seit 2018 sind die Rhamnolipide auf dem Markt. Unter dem Namen Rheance One wurde zunächst eine Lösung für Pflegeprodukte entwickelt. Das Produkt kam sehr gut an, und das Forscherteam erhielt interne und externe Preise dafür. Unilever zielt jedoch auf einen anderen Markt: den für Spülmittel. Ein besonderes Augen­merk legt der Konzern auf die Nachhaltigkeit seiner Produkte und die Situation in Schwellenländern. Dort steigt das Bedürfnis nach Hygiene und Sauberkeit, zugleich haben nur wenige Haushalte eine Spülmaschine. Handspülmittel sind daher stark gefragt. Hinzu kommt: Abwasser wird oft weniger intensiv aufbereitet als in Industrieländern. Ein vollständig abbaubarer Inhaltsstoff ist da von besonderem Vorteil.

Für die Markteinführung entschieden sich die Experten von Unilever für Chile und die dort sehr populäre Marke Quix (siehe Interview mit Bert Nijhuis). Wichtigstes Verkaufsargument war die Umweltverträglichkeit, auf die Chilenen bei Kaufentscheidungen großen Wert legen. Unilever wertet die Markteinführung als Erfolg, weitere Länder sollen nun folgen.

Zugleich prüft Evonik den Bau einer neuen Groß­anlage. Dass der Bedarf an Rhamnolipiden in Zukunft kräftig steigen wird, gilt unter Experten als sicher.

Fotos: Christian Lohfink/Upfront, Stefan Wildhirt (2), Evonik

Illustration: Henrik Abrahams mit Fotovorlage von Evonik

Infografik: C3 Visual Lab