Projekt 24800/01

Entwicklung vollständig wasserlöslicher Pulverwaschmittel mit Buildersystemen auf Basis nachwachsender Rohstoffe

Projektträger

Fit GmbH
Am Werk 9
02788 Hirschfelde
Telefon: 035843/263159

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Die derzeit marktüblichen Pulverwaschmittel auf Zeolithbasis neigen zur Rückstandsbildung auf Textilien, weshalb Verbraucher immer häufiger Flüssigwaschmittel mit höheren Tensidanteilen einsetzen, wodurch wiederum die Abwasserbelastung erhöht wird. Das Ziel des Projektes besteht in der Entwicklung und Untersuchung von wasserlöslichen Buildersystemen auf der Basis von Zitronensäure zum Einsatz in Universalwaschmittelpulvern, die die genannten Nachteile nicht aufweisen. Wesentliche Punkte sind dabei die Errichtung einer Technikumsanlage zur Abbildung eines kontinuierlichen Herstellungsprozesses sowie die Technikumsversuche zur Agglomeration von Mischungen mit Zitronensäure bzw. deren Salzen. Die Agglomerierung von Mischungen mit großen Anteilen kristallinen Materials ist problematisch und konnte bislang nicht befriedigend gelöst werden. Die Lösung dieses Problems wird daher im Fokus der Technikumsversuche stehen.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenZunächst sind die Projektierung, der Aufbau und die Inbetriebnahme einer Technikumsanlage entsprechend der Technologie der Produktionsanlage der fit GmbH (Feuchtagglomerierung mit Wirbelschichttrocknung) geplant. Parallel dazu werden im Labormaßstab bereits Vorversuche zur Agglomeration bzw. zur Compoundierung sowie Untersuchungen der Eigenschaften von Mischungen mit hohen Zitratanteilen durchgeführt. Nach der Inbetriebnahme der Technikumsanlage werden zunächst grundlegende Agglomerationsversuche mit den notwendigen Gerüststoffen durchgeführt, um Erkenntnisse über die prinzipielle Vorgehensweise zu erhalten. Nach Auswertung dieser Versuche werden Modellformulierungen für wasserlösliche Pulverwaschmittel erstellt, in der Technikumsanlage bezüglich der Realisierbarkeit geprüft und umfassend hinsichtlich Eigenschaften und Waschvermögen (Waschtests) charakterisiert. Aus den Erkenntnissen sollen komplette Universalwaschmittelformulierungen auf Basis des nachwachsenden Rohstoffes Zitronensäure erstellt werden, die bezüglich der verbraucher- und umweltrelevanten Eigenschaften (Rückstandsbildung/Tensidanteil) Vorteile gegenüber marktüblichen Flüssig- und Pulverwaschmitteln aufweisen. Umweltziel ist dabei eine Verringerung der Abwasserbelastung gegenüber den Produkten des Standes der Technik.


Ergebnisse und Diskussion

Waschmittelinhaltstoffen errichtet und erfolgreich in Betrieb genommen. Bei der Technikumsanlage handelt es sich um eine Nachbildung der hauseigenen Produktionsanlage ca. im Maßstab 1:10. Dadurch wurde eine realistische Abbildung des Produktionsprozesses in einem ökonomisch vertretbaren Maßstab möglich. Durch die umfangreichen Agglomerierversuche mit Waschmittelformulierungen auf Basis von Zitronensäure konnten grundlegende Erkenntnisse über die Möglichkeiten der Herstellung von Agglomeraten mit Anteilen von bis zu 30% Trinatriumcitrat gewonnen werden. Daraus resultierte eine Formulierungsstrategie, die die Herstellung praxistauglicher Waschpulver in der gewünschten Zusammensetzung erlaubt. Die durchgeführten Leistungstests der Rezepturen bestätigten die in der Aufgabenstellung postulierten, anwendungstechnischen Vorteile eines wasserlöslichen Buildersystems auf Zitronensäure-Basis hinsichtlich der Rückstandsfreiheit und zeigten in den branchenüblichen Tests mindestens gleichwertige, bei einigen Schmutzarten aber deutlich bessere Waschleistungen als herkömmliche Vergleichsprodukte. Abschließend wurden interne Tests entsprechend den Vorgaben zur Erlangung des europäischen Umweltzeichens für Waschmittel durchgeführt und die Unterlagen zur Erlangung des Ecolabels eingereicht sowie ein externer Leistungstest durch ein unabhängiges Testinstitut in Auftrag gegeben. Die im vorliegenden Projekt entwickelten Formulierungen sind die ersten Waschmittel, für die in der Bundesrepublik Deutschland das europäische Umweltzeichen vergeben wird. Mit den gewonnenen Erkenntnissen sind wasserlösliche Pulverwaschmittel mit Buildersystemen auf Basis von Zitronensäure herstellbar und erreichen bzw. übertreffen die Leistung der Marktprodukte des Standes der Technik. Ein unerwartetes Problem stellte die allgemeine Preisentwicklung der Rohstoffe im Projektzeitraum dar. So stieg der Preis von Zitronensäure im Jahr 2008 kurzfristig um ca. 50%. Dadurch wurde die Gesamtkalkulation äußerst negativ beeinflusst. Derzeit ist am Rohstoffmarkt eine leichte Entspannung zu verzeichnen. Es bleibt abzuwarten, wie sich die Situation weiter entwickelt. Eine Stellungnahme dazu ist derzeit von den Rohstoffherstellern nicht zu erhalten.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Die fit GmbH ist aktives Mitglied in verschiedenen firmenübergreifenden Gremien der Branche, wie z.B. dem Industrieverband für Körperpflege und Waschmittel (IKW) sowie der Vereinigung der Seifen-, Parfüm- und Waschmittelhersteller (SEPAWA). Derzeit laufen die Vorbereitungen zur Publikation der Ergebnisse des Projektes in entsprechenden Zeitschriften (SÖWF-Journal, Seifen, Öle, Fette, Wachse, Hrsg. Verlag für chemische Industrie H. Ziolkowsky GmbH). Weiterhin sind Vorträge im Rahmen von Fachtagungen (SEPAWA-Kongress bzw. Regionaltagungen) geplant bzw. bereits in Bearbeitung.


Fazit

Die im Projekt durchgeführten Untersuchungen zeigen, dass der gewählte Ansatz ein erhebliches Potential zur Verbesserung der Umweltverträglichkeit von Waschmitteln und zur Verringerung der Umweltbelastung bietet. Im Rahmen des Projektes entwickelte Waschmittelformulierungen sind in den marktüblichen Leistungskriterien verglichen mit den herkömmlichen Pulverprodukten mindestens gleichwertig, weisen aber den wesentlichen Nachteil von Waschpulvern hinsichtlich der Rückstandsbildung auf Textilien nicht auf. Gegenüber Flüssigwaschmitteln sind die Formulierungen des Projektes sowohl in der Produktleistung als auch in der Umweltverträglichkeit deutlich überlegen. Bei Verwendung von Formulierungen auf Basis von Zitronensäure kann auf Zeolithe völlig verzichtet werden. Selbst die hohen Anforderungen für die Vergabe des europäischen Umweltzeichens für Waschmittel (2003/200/EG) bezüglich umweltverträglicher Inhaltsstoffe und Produktleistung können mit den entwickelten Formulierungen erreicht werden. Die Formulierungen sind mit energiesparender Technologie (Wirbelschichtagglomerierung) in akzeptabler Qualität und Stabilität im Technikumsmaßstab herstellbar. Bezüglich der Rohstoffkosten besteht hohe Unsicherheit. Derzeit (Stand 12/08) sind Rezepturen auf Zitronensäure-Basis gegenüber vergleichbaren Zeolith-Rezepturen um ca. 10-15% teurer. Verbesserungspotential besteht noch bezüglich der eingesetzten Polycarboxylate. Die Leistungsfähigkeit von biologisch abbaubaren Alternativen zur Dispergierung von Ca/Mg-Carbonat ist in Citratwaschmitteln derzeit ungenügend, so dass hier noch auf herkömmliche Acrylsäure/Maleinsäure-Copolymere zurückgegriffen werden muss. Die im Projektantrag formulierte Möglichkeit der Wassereinsparung bei modernen Waschmaschinen bleibt ein weiterer offener Punkt. In allen Waschversuchen benötigten die entwickelten Formulierungen nur die programmtechnisch festgelegte Mindestzahl von Spülgängen. Eine weitere Reduzierung erscheint möglich, erfordert jedoch die Zusammenarbeit mit den Geräteherstellern, da dafür die Programme entsprechend modifiziert werden müssten.