Ob in Kosmetika, Wasch- oder Reinigungsmitteln: Tenside sind in vielen Produkten zu finden. Die oberflächenaktiven Moleküle sollen heute aber nicht nur wirksamer und zugleich hautverträglicher sein als früher. Sie sollen auch biologisch abbaubar sein und aus nachwachsenden Rohstoffen erzeugt werden. Diesen Herausforderungen haben sich Forschende im Verbundprojekt LipoPep gestellt. Unter der Leitung der TH Köln wurde in den vergangenen drei Jahren erforscht, wie sich nachwachsende Rohstoffe aus heimischen Pflanzen wie Lupinen, Sonnenblumen und Raps zur Herstellung von Tensiden nutzen lassen. Gleichzeitig sollten biokatalytische und chemische Syntheseverfahren etabliert werden, die den Prinzipien der „Grünen Chemie“ Rechnung tragen.

Enzym ersetzt Reaktion mit Säurechlorid

Im Fokus des Vorhabens standen Acylaminosäuren und Lipopeptide. Diese Tenside sind sehr mild und werden wegen ihrer guten Hautverträglichkeit bevorzugt in Babyshampoos eingesetzt. Ihre Kraft, Fett und Schmutz im Wasser zu lösen, verdanken auch diese Tenside entsprechenden chemischen Strukturen. „Die dafür klassischerweise verwendete chemische Reaktion mit Säurechlorid ist nicht besonders nachhaltig“, erklärt Projektleiter Ulrich Schörken von der Fakultät für Angewandte Naturwissenschaften der TH Köln.

Im Projekt ist es den Forschenden gelungen, die Herstellung dieser Tenside nachhaltiger zu machen. „Unsere Partner*innen an der FH Aachen haben ein neues Enzym entwickelt, das Fettsäuren und Aminosäuren biokatalytisch verknüpft. Gemeinsam konnten wir zeigen, dass Acylaminosäuren auf diese Weise nachhaltig produziert werden können“, so der Projektleiter. Schörken zufolge soll das neue Verfahren nun patentiert werden.

Phosphorbasierte Reaktion fördert die Recyclingfähigkeit

Darüber hinaus zeigen die Forschenden, dass auch eine chemische Koppelung von wasserabweisenden und wasserliebenden Bestandteilen durchaus nachhaltig erfolgen kann. Alternativ wurde hier die üblicherweise chlorbasierte Reaktion durch eine phosphorbasierte ersetzt, was viele Stoffe recyclebar machte. „Unsere weiteren Arbeiten widmeten sich dem Design und der nachhaltigen Synthese neuer Tensidstrukturen auf Aminosäurebasis. Diese Ergebnisse wollen wir in Kürze publizieren“, berichtet Schörken.

Das Verbundprojekt „Neue biobasierte Lipopeptide aus nachhaltiger Produktion“ (LipoPep) wurde vom Bundesministerium für Bildung und Forschung im Rahmen der Förderrichtlinie „Forschung an Fachhochschulen mit Unternehmen“ (FHprofUnt) von 2018 bis 2022 mit rund 600.000 Euro gefördert. Neben der TH Köln waren die FH Aachen – Campus Jülich, die BASF Personal Care and Nutrition GmbH, die Henkel AG & Co.KGaA, die DAKO AG, die Uniferm GmbH & Co. KG und der Pilot Pflanzenöltechnologie Magdeburg e.V. beteiligt.

bb