Die „Grüne Chemie“ – also eine umweltfreundliche, nachhaltige und biobasierte Chemie – ist durch zwölf Grundsätze definiert. Aufgestellt haben sie 1998 Paul Anastas und John C. Warner. Während viele ihrer Prinzipien heute weitreichend Berücksichtigung finden, wenn die Branche neue Stoffe entwickelt, kommt ein Prinzip nach Einschätzung eines Forschungsteams unter Leitung der Goethe-Universität Frankfurt bislang zu kurz: die Verringerung der Umwelt-Toxizität. Um das zu ändern, haben die Fachleute im Projekt „GreenToxiConomy“ ein Verfahren erprobt, um bereits bei der Entwicklung neuer biobasierter Stoffe deren Umweltschädlichkeit abschätzen zu können. So könnten die Hersteller frühzeitig die Entwicklung korrigieren.

Biotenside und Pflanzenschutzmittel

Erdacht und erprobt hat das Team seinen Ansatz anhand von biotechnologisch hergestellten Biotensiden und Mikrogel-basierten Pflanzenschutzmitteln. „Wir wollten untersuchen, ob die biobasierten Tenside noch umweltfreundlicher als herkömmliche chemische Tenside sind“, erläutert Sarah Johann, Umwelttoxikologin an der Universität Frankfurt. „Und wir wollten ausschließen, dass von den Mikrogelbehältern als solche irgendeine Toxizität ausgeht.“ Für die Untersuchung der neuartigen Substanzen und Technologien habe das Team daher einen breiten Konzentrationsbereich ausgewählt, um mögliche potenzielle Gefährdungen für Mensch und Umwelt gut abschätzen zu können.

Vergleich mit anderen Chemikalien

Zum einen verglichen die Forschenden mithilfe von Computerprogrammen die Struktur der neuen biobasierten Verbindungen mit anderen Chemikalien, deren Toxizität bekannt war. Auf dieser Grundlage entstanden Vorhersagen über potenzielle Risiken. In praktischen Experimenten mit wasser- und landlebenden Organismen überprüften die Fachleute diese Vorhersagen. Dabei wählte das Team die Organismen so, dass diese jeweils größere Organismengruppen repräsentierten.

Positive Resultate für Testverbindungen

Für die untersuchten Verbindungen fiel die Analyse positiv aus. Sowohl die Biotenside als auch die Mikrogele sind nicht nur nachhaltig in der Herstellung, sondern dürften auch keine Gefahr für Mensch und Umwelt darstellen. Dennoch schränkt Johann ein: „Wir können unsere Aussagen allerdings nur in gewissen Grenzen treffen, denn die Übertragung von Laborergebnissen auf die Realität im Freiland oder in anderweitigen Anwendungen ist kompliziert.“ Auch wenn dieser Ansatz nur ein erster Schritt in Richtung ökotoxikologisch abgesicherte Bioökonomie sei, so stehe für Henner Hollert, Leiter der Abteilung Evolutionsökologie und Umwelttoxikologie der Universität Frankfurt, nach dieser Studie fest: „Geht es um künftige biobasierte Produktentwicklung und Produktdesign, müssen wir die Folgen für Mensch und Umwelt frühzeitig klären. Da kann unser Ansatz wertvolle Dienste leisten.“

bl