Menthol ist bekannt für seinen minzigen Geruch und wird häufig in Lebensmitteln wie Kaugummi oder in Kosmetik- und Arzneimitteln wie Creme und Salben eingesetzt. Es kann aus den ätherischen Ölen von Pflanzen wie der Pfefferminze gewonnen werden. Häufig wird es jedoch synthetisch hergestellt, weil die Nachfrage zu hoch und die Extraktion aus Pflanzen sehr aufwendig ist. Im Projekt „Waste2Menthol“ haben Forschende der TH Köln mit Partnern nun eine neue Rohstoffquelle für die Mentholgewinnung erschlossen.

Nachhaltige Mentholgewinnung aus Papierreststoffen

Im Fokus stand Terpentinöl, ein Reststoff, der beim Zerkochen von Holzfasern in der Papierproduktion anfällt und bislang hauptsächlich zur Energiegewinnung verbrannt wird. „Allein am Hauptsitz unseres Partners UPM Kymmene sind es jährlich mehrere 10.000 Tonnen, die dann thermisch verwertet oder zu Biodiesel umgesetzt werden. Bei unseren Überlegungen zu alternativen Verwendungsmöglichkeiten haben wir uns auf die chemische Verbindung 3-Caren konzentriert, die etwa 30 % des Öls ausmacht und aus der sich Menthol herstellen lässt“, erläutert Projektleiter Matthias Eisenacher von der Fakultät für Angewandte Naturwissenschaften der TH Köln.

Neuer Syntheseweg für die industrielle Menthol-Herstellung

Um 3-Caren aus Terpentinöl zu gewinnen, wurde am Campus Deutz eine rund acht Meter hohe Trennkolonne im Technikumsmaßstab errichtet. Darin werden mithilfe eines thermischen Verfahrens – der sogenannten Rektifikation – die Bestandteile der Flüssigkeit entsprechend ihrer Siedepunkte getrennt. Gleichzeitig entwickelten die Forschenden einen neuen Syntheseweg zu nachhaltigen Menthol-Herstellung, der industriell einfach umgesetzt werden kann.

Wie das Team in der Fachzeitschrift ChemSusChem schreibt, gelang es schließlich, Terpentinöl in nur vier Schritten zu Menthol umzuwandeln. „Die ersten drei Schritte sind mit einer Ausbeute von 90 % und mehr bereits praxistauglich“, sagt Eisenacher. „Der letzte Schritt kommt trotz aller Optimierung nur auf eine Ausbeute von 65 %. Hier sind weitere Forschungen nötig, etwa zum Einsatz von Enzymen.“

Das Vorhaben „Waste2Menthol – Synthese von Menthol aus Abfällen der Papierindustrie“ wurde vom Bundesforschungsministerium mit rund 660.000 Euro gefördert. Partner waren die Symrise AG, ein Hersteller von Duft- und Geschmacksstoffen, sowie der Papierhersteller UPM Kymmene.

bb