Lösungsmittel Lösungsmittel auf biogener Basis

Der Einsatz von Lösungsmitteln ist aus Sicht von Umweltschutz und Arbeitssicherheit stets kritisch zu betrachten. Gleiches gilt auch für ihre Nachhaltigkeit, insbesondere dann, wenn sich ein Lösungsmittel, vergleichbar einem Biokraftstoff, auf Basis nachwachsender Rohstoffe herstellen lässt.

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Während man beherzt darüber disputieren kann, ob es Lösemittel heißt oder Lösungsmittel, ist eines völlig unstrittig: Die Welt, wie wir sie kennen, wäre ohne Lösungsmittel undenkbar. Der Anwender im Analysen-, Lebensmittel- oder Lacklabor greift auf sie zurück, ebenso die Hersteller von Chemikalien, Kosmetika, Lebensmitteln, Kunst- und Klebstoffen sowie Apotheker, Künstler, Koch und Anstreicher. Der Begriff Lösungsmittel meint, vereinfacht gesagt, mehr oder minder niedrig oder hoch siedende anorganische und organische Flüssigkeiten, die in der Lage sind, Gase, Flüssigkeiten oder Feststoffe zu lösen, zu verdünnen und fein zu verteilen, ohne sie chemisch zu verändern. Wasser ist demnach das wohl wichtigste Lösungsmittel überhaupt. Für eine schier unbegrenzte Anzahl von Anwendungen sind daneben aber Lösungsmittel gefragt, die sich über ihren Gehalt an Kohlen- und Wasserstoffverbindungen charakterisieren lassen und die bislang vorwiegend aus den fossilen Energieträgern Erdöl und Erdgas gewonnen werden. Laut einer aktuellen Studie von Ceresana Research lag die Nachfrage nach Lösungsmitteln im Jahr 2005 weltweit bei 17,9 Mio. Tonnen, was gemäß den Analysten einem monetärem Wert von acht Milliarden Euro entspricht.

Reduktion, Substitution und Nachhaltigkeit

Bei einer Vielzahl von Chemikalien und Lösungsmitteln wurde im Lauf der Zeit nicht nur ihr interessanter anwendungstechnischer Aspekt festgestellt, sondern auch ihr für Mensch und Umwelt unverträgliches und schädliches Potenzial nachgewiesen. Ein Sachverhalt, der Anwender bewog, freiwillig auf den Einsatz dieser gefährlichen Stoffe zu verzichten und sich auf die Suche nach geeigneten Alternativen zu machen, oder den Gesetzgeber auf den Plan rief, der seiner Sorgfaltspflicht gegenüber dem Verbraucher nachkommend den Einsatz gefährlicher Lösungsmittel kurzerhand vollständig verbietet beziehungsweise per Gesetz und Verordnung unterschiedlich stark reglementiert. Dies betrifft im Übrigen auch den sachgemäßen Umgang mit Lösungsmittelresten und -rückständen, die zum Teil arbeits- und kostenintensiv vom Anwender zu entsorgen sind. Unter den „verschärften Bedingungen“ entwickelte sich ein neues Umweltbewusstsein, das sich mit der mittlerweile feststehenden Bezeichnung „Grüne Chemie“ gut umschreiben lässt. Gemeint sind damit der nach Möglichkeiten reduzierte Einsatz giftiger oder gefährlicher Substanzen sowie die Substitution gefährlicher Substanzen durch umweltverträglichere Stoffe. Sie trägt, bei genauer Betrachtung, auch dem Aspekt der Nachhaltigkeit Rechnung, was per Definition den Einsatz nachwachsender Ressourcen bedeutet.

Biogenes Glycerin als Basis für drei Lösungsmittel

Eine wichtige Grundlage zur Darstellung natürlicher Lösungsmittel bildet das Substandardglycerin (SSG), welches bei der Biodieselproduktion als Beiprodukt anfällt. Die Glaconchemie übernimmt das SSG und produziert daraus ganzjährig hochreines biogenes Glycerin, das bereits im großen Stil industriell eingesetzt wird, etwa zur Herstellung von Arzneimitteln, Kosmetika, Schmierstoffen, Farben und Lacken. Biogenes Glycerin wiederum bildet die Basis für einige interessante, so gesehen natürliche Lösemittel, die über die Eigenschaften einer quasi-homologen Gruppe verfügen. Dies sind:

• Isopropylidenglycerin (4-Hydroxymethyl-2,2-dimethyl-1,3-dioxolan) CAS 100-79-8,
• Glycerinformal (4-Hydroxymethyl-1,3-dioxolan) CAS 5464-28-8 sowie
• Glycerincarbonat (4-Hydroxymethyl-1,3-dioxolan-2-on) CAS 931-40-8.

Die Homologie dieser drei Substanzen beruht auf dem zugrunde liegenden Ringsystem des 1,3-Dioxolans sowie der Hydroxymethylgruppe in vierter Position. Hierdurch sind die Verbindungen in erster Linie primäre Alkohole, gleichzeitig aber auch zyklische Ether. Entgegen einer echten chemischen homologen Reihe, die sich durch wechselnde chemische Substituenten ähnlicher Bauart – beispielsweise Alkylgruppen wachsender Größe – unterscheiden, differenzieren die Substituenten dieser Gruppe in Stellung zwei in Art und Bindung: Isopropylidenglycerin, ein zyklisches Ketal, besitzt zwei Methylgruppen; Glycerinformal präsentiert sich mit zwei Wasserstoffatomen als zyklisches Acetal, Glycerincarbonat mit seiner Sauerstoffdoppelbindung am Ring-C-Atom wiederum ist ein zyklisches Carbonat. Alle drei Stoffe zeigen, ihren Unterschieden zum Trotz, ein ähnliches Eigenschaftsprofil.

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