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Der Meyer-Galow-Preis für Wirtschaftschemie würdigt dieses Mal Haushalts- und Körperpflegemittel mit Tensiden aus regionalen Pflanzenölen.
Tenside auf Basis von Pflanzen, die in Europa heimisch sind, lassen sich in Haushalts- und Körperpflegeprodukten nutzen, wie Edgar Endlein herausgefunden hat. Der Geschäftsführer Forschung &amp; Entwicklung bei Werner &amp; Mertz in Mainz hat dafür den Meyer-Galow-Preis für Wirtschaftschemie 2020 erhalten.Viele der Pflanzenöle für Tenside basieren auf tropischem Palmkern- oder Kokosöl. In Europa heimische Ölpflanzen wie Sonnenblumen oder Raps sind anders zusammengesetzt als tropische: Die Kohlenstoffkette der Triglyceride ist länger, und die Fettsäuren sind je nach Pflanzenart eher ungesättigt. Beides beeinflusst chemische Reaktivität und anwendungstechnische Eigenschaften. Endlein hat solche Tenside in Rezepturen der Wasch- und Reinigungsmittel der Marke Frosch eingesetzt und vermarktet.Der Preis der Meyer-Galow-Stiftung, die bei der GDCh angesiedelt ist, würdigt „die Markteinführung einer Chemieinnovation, die unter dem Aspekt der Nachhaltigkeit besonders wertvoll für die Gesellschaft ist“. MB<figure><img src="https://media.graphcms.com/lHzHrdbGQDKj8WIPtk8w"><figcaption><label>Abb. 1: </label>Bildnachweis: Adobe Stock / eyetronic</figcaption></figure>

Meldung

Reiniger aus Sonnenblumenöl

Der Meyer-Galow-Preis für Wirtschaftschemie würdigt dieses Mal Haushalts- und Körperpflegemittel mit Tensiden aus regionalen Pflanzenölen. Tenside auf Basis von Pflanzen, die in Europa heimisch sind, lassen sich in Haushalts- und Körperpflegeprodukten nutzen, wie Edgar Endlein herausgefunden hat....

Rein und genusstauglich muss es sein und darf nicht der Gesundheit schaden: Trinkwasser. Nach der Trinkwasserverordnung dürfen Anlagen, die das Wasser gewinnen, aufbereiten und verteilen, seine Qualität nicht mindern oder es verunreinigen. Werkstoffe in Kontakt mit Trinkwasser müssen sich also technisch wie hygienisch eignen. Der Gehalt an organischem Kohlenstoff ist ein Indikator dafür.
Bisher regelte die Kunststoff-Trinkwasser-Leitlinie (KTW) aus dem Jahr 2016, wie organische Materialien für den Kontakt mit Trinkwasser aus hygienischer Sicht zu beurteilen sind und welche Anforderungen Kunststoffe erfüllen müssen. Als Leitlinie hatte sie eher Empfehlungscharakter. Daher hat die EU ihre Mitgliedstaaten dazu verpflichtet, die Anforderungen an Materialien im Kontakt mit Trinkwasser zu regeln. Entsprechend hat das Umweltbundesamt im Jahr 2019 die Kunststoff-Trinkwasser-Bewertungsgrundlage (KTW-BWGL) herausgegeben, die die bisherigen Empfehlungen ablöst.Die KTW-BWGL gilt nicht nur für Kunststoffe, sondern auch für organische Beschichtungen und Schmierstoffe. Das betrifft Rohre oder Schläuche, aber auch Bauteile wie Dichtungen, Hähne, Zähler, Zuleitungskabel oder Membranen für Ausdehnungsgefäße. Dabei geht es vor allem darum, zu verhindern, dass Materialien oder Bauteile Substanzen in das Trinkwasser abgeben und es dadurch verunreinigen, seine Qualität mindern – oder im schlimmsten Fall die Gesundheit von Mensch und Tier beeinträchtigen.Das Ziel ist eine „Konformitätsbestätigung der trinkwasserhygienischen Eignung von Produkten“, die eine Zertifizierungsstelle ausstellt, also eine Institution, die nach DIN EN ISO/IEC 17065 akkreditiert ist. Ein solches Unternehmen macht Probennahme und bewertet die Konformität nach den vorliegenden Untersuchungsergebnissen. Die Messungen führt ein Labor durch, das nach DIN EN ISO 17025 akkreditiert ist.Um zu prüfen, ob sich Kunststoffe für den Einsatz im Trinkwasserbereich eignen, werden Migrationswässer hergestellt und auf Geruch, Trübung, Färbung, Schaumbildung sowie den Gehalt an organischem Kohlenstoff (total organic carbon, TOC) getestet. Nach den DIN-Vorgaben (DIN EN 12873–1: 2014–09 und DIN EN 12873–2: 2005–04) werden die Eluate in einem bestimmten Wasser-Produkt(oberflächen)-Verhältnis vorbereitet.<h2>Der Summenparameter TOC</h2>Der Summenparameter TOC zeigt in einem Konzentrationswert die Summe aller ins Wasser migrierten organischen Komponenten. Zur Bestimmung des TOC existieren mehrere Methoden.Das im Trinkwasserbereich etablierte Verfahren ist die Bestimmung des TOC durch die Direkt- oder NPOC-Methode (non purgeable organic carbon, nicht ausblasbarer organischer Kohlenstoff). Dabei wird die Wasserprobe zur Probenvorbereitung mit einer Mineralsäure vermengt, die Carbonate oder Hydrogencarbonate im Wasser zu Kohlenstoffdioxid umsetzt. Anschließend treibt ein Spülgas das CO2 aus der Probe aus. Dann wird ein Aliquot der vorbereiteten Probe in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre auf einen heißen Platinkatalysator injiziert. Hierbei oxidieren die organischen Verbindungen zu Kohlenstoffdioxid, und ein Trägergas transportiert sie zu einem CO2-selektiven Detektor (NDIR). Die Fläche des entstehenden Peaks entspricht dem Äquivalent der TOC-Konzentration.<h2>Automatische TOC-Bestimmung</h2>TOC-Analysatoren wie die der TOC-L-Serie von Shimadzu übernehmen die gesamte Probenvorbereitung (Ansäuern und Ausgasen) vollautomatisch – entweder im Autosampler oder im Analysator selbst. Sie oxidieren die organischen Komponenten bei einer Temperatur von 680 °C auf einem Platinkatalysator. Hierbei liegt die Verbrennungstemperatur unterhalb der Schmelzpunkte gängiger Salze wie Natriumchlorid (Schmelzpunkt: 801 °C). Dies verhindert, dass Salz auf dem Katalysator schmilzt, und erhöht die Standzeit der Systeme.Die TOC-L-Systeme haben zudem eine automatische Verdünnungsfunktion für Proben und für Standardlösungen, um Mehrpunktkalibrationen zu erstellen, auch in äquidistanten Konzentrationsabständen. Damit lassen sich beispielsweise aus einer Stammlösung automatisch Zehn-Punkt-Kalibrierungen erstellen. Zudem kann das System den Messbereich durch automatische Probenverdünnung erweitern.Das Unternehmen Analytik Service Obernburg (ASO) bietet Analysen nach den Empfehlungen der KTW-BWGL an und ist für TOC-Bestimmung akkreditiert. Das Unternehmen sitzt am Rand des Rhein-Main-Gebiets und hat Kunden im In- und Ausland. Bei ASO arbeiten etwa 50 Chemiker, Physiker, Ingenieure, Techniker und Laboranten. Das Labor beteiligt sich regelmäßig an Vergleichs- und Ringversuchen und ist als Prüflabor nach DIN EN ISO 17025 akkreditiert. Seit dem Jahr 2017 ist die ASO ein Tochterunternehmen des Süddeutschen Kunststoff-Zentrums Würzburg (SKZ), einem Mitglied der Zuse-Gemeinschaft.<h2>Beispiel Kunststoffschläuche</h2>Wenn in der Herstellung von Kunststoffschläuchen die Prozessparameter in einer Extrusionslinie oder in einer Spritzgussmaschine falsch gewählt sind, können unerwünschte Abbauprodukte entstehen, die die trinkwasserhygienischen Eigenschaften beeinträchtigen. Bei Produkten, die nachbehandelt oder aus reaktiven organischen Komponenten hergestellt werden, sind die Verarbeitungsbedingungen entscheidend. Waren diese nicht richtig eingestellt, können Vernetzungsreaktionen unvollständig bleiben. Dadurch enthält das Produkt dann einen erhöhten Monomer- oder Oligomeranteil, was wiederum die TOC-Werte steigen lässt.Bei den Prüfungen handelt es sich in der Regel um Endproduktprüfungen, da nicht nur die eingesetzten Rohstoffe, sondern auch die Verarbeitung die trinkwasserhygienischen Eigenschaften beeinflusst.Um die Migrationswässer zu erstellen, werden die Prüfstücke im ASO-Labor über mindestens drei aufeinanderfolgende Perioden mit Wasser in Kontakt gebracht. Die Norm definiert eine Migrationsperiode dabei folgendermaßen: entweder 72 Stunden bei einer Temperatur von 23 °C (Kaltwasseranwendung) oder 24 Stunden bei einer festgelegten Temperatur zwischen 60 °C und 85 °C bei Produkten oder Materialien, die mit heißem Wasser in Kontakt kommen.Zuvor wird jedes Prüfstück 60 Minuten lang gespült (Foto S. 48). Dann werden die Prüfkörper mit Wasser befüllt, das darin für etwa 24 Stunden bleibt (Foto oben). Anschließend werden die Proben 60 Minuten vorgewaschen.<figure><img src="https://media.graphcms.com/lqAqVNP9TIitHlpTZyvQ"><figcaption><label>Abb. 1: </label>Vorrichtung aus Glas zur Vorbereitung (Spülen und Vorwaschen) der Trinkwasserrohre. Fotos: ASO</figcaption></figure>
<figure><img src="https://media.graphcms.com/erIkqVceRICfKzXWedh1"><figcaption><label>Abb. 2: </label>Trinkwasserrohrproben, mit Versuchswasser gefüllt. Um Migrationswässer herzustellen, bleibt das Wasser darin je Periode für 72 Stunden bei 23 °C stehen.</figcaption></figure>
Anschließend stagniert das Wasser in den Schläuchen über den Zeitraum einer Migrationsperiode – hier 72 Stunden bei 23 °C. Dann wird das Migrationswasser (Analysenprobe) entnommen, und der Schlauch wird neu befüllt – die nächste Migrationsperiode beginnt. Die Migrationsperioden werden dabei ohne Unterbrechung hintereinander durchgeführt.Sind die Migrationswässer hergestellt, folgen noch am selben Tag zeitnah die nach den Normen geforderten Analysen: TOC nach DIN EN 1484, Geruch und Geschmack nach DIN EN 1622, Trübung nach DIN EN ISO 7027 und Färbung nach DIN EN ISO 7887. Laut EN 1484 sollen die Proben innerhalb von acht Stunden nach der Probennahme analysiert werden oder innerhalb von sieben Tagen, wenn die Proben im Kühlschrank lagern.Diesen Beitrag haben Sascha Hupach und Erika Schuster verfasst. Hupach ist Applikationsspezialist für TOC und AAS bei Shimadzu Deutschland. Schuster ist Ingenieurin und leitet das Chemielabor bei Analytik Service Obernburg, ASO. <a href="mailto:info@shimadzu.de">info@shimadzu.de</a>

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