Entwicklung eines Herstellungsverfahrens einer natürlichen Zuckerrohrwachsemulsion auf Wasserbasis ohne umweltbeeinflussende Lösungsmittel und auf rein ökologischer Basis als Formulierungsgrundlage für leistungsfähige Reinigungsmittel (Zuckerrohrwachs)

Bereits seit Jahrtausenden macht sich die Menschheit die positiven Eigenschaften von Wachs zunutze. So hielten sich schon im antiken Ägypten die Menschen Honigbienen, um Honig und Bienenwachs zu gewinnen. Heute werden jedoch häufig erdölbasierte und synthetische Wachse anstelle von natürlichen Wachsen eingesetzt, da diese meist billiger sind und mit anwendungsspezifischen Eigenschaften hergestellt werden können. Das wachsende Bewusstsein für Nachhaltigkeit vergrößert die Nachfrage nach pflanzlichen Wachsen wieder, da sich diese besonders durch ihre natürliche Gewinnung auszeichnen. Zuckerrohrwachs (ZRW) ist ein pflanzliches Wachs, das durch Extraktion mit organischen Lösungsmitteln aus einem Nebenprodukt der Zuckerproduktion – der Bagasse – gewonnen wird. Es unterliegt stabilen Preisverhältnissen und weist gegenüber konventionellen Naturwachsen verbesserte Pflegeeigenschaften auf. Mit einer Wachsextraktionsmenge von 1 % aus der Bagasse ergibt sich aus den drei anbaustärksten Ländern (Brasilien, Indien und China) ein jährliches Produktionspotenzial von rund 12 Mio. Tonnen.
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Abb. 1: Zuckerrohr mit sichtbarer Wachsschicht (weiß) auf der Außenseite

Chemisch gesehen besteht Zuckerrohrwachs vor allem aus langkettigen Alkoholen, Fettsäuren, Alkanen und Estern. Auch langkettige Aldehyde kommen vor und unterscheiden das Zuckerrohrwachs von anderen Wachsen.

Gegenstand dieses Projektes ist die Klassifizierung und Fraktionierung von ZRW zur Entwicklung einer natürlichen ZRW-Emulsion auf Wasserbasis, die als Grundlage für Formulierungen von leistungsfähigen Reinigungs- und Pflegemitteln dient. Die Emulgierbarkeit und Stabilität hängt jedoch stark von der stofflichen Zusammensetzung des Wachses ab und variiert bereits bei geringfügigen Änderungen. Daher ist die Analyse dieses pflanzlichen Wachses von besonderem Interesse.

Bei der Analyse wurden sowohl die physikalisch-chemischen Parameter wie z .B. Säurezahl, Verseifungszahl oder Iodzahl diverser Zuckerrohrwachsproben bestimmt als auch eine thermogravimetrische Analyse durchgeführt. Des Weiteren wurden die verschiedenen Wachsbestandteile chromatographisch über Dünnschichtchromatographie und Gaschromatographie in Verbindung mit Massenspektrometrie aufgetrennt und bestimmt.

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Abb. 2: Produktproben von Zuckerrohrwachs

Im nächsten Schritt wird nun mit verschiedenen Methoden versucht, einzelne Störbestandteile abzutrennen, um eine weitgehend gleichbleibende stoffliche Zusammensetzung des Wachses zu gewährleisten. Zu diesen Methoden gehören neben der Anwendung verschiedener Lösungsmittel und Lösungsmittelkombinationen auch der Einsatz von Absorptionsmitteln wie Aktivkohle oder Kaolinit. Störbestandteile sind neben anorganischen Resten möglicherweise auch langkettige Aldehyde, deren Anteil im Zuckerrohrwachs im Vergleich zu anderen Wachsen wesentlich höher ist. Diese können beispielsweise mit Hilfe einer Ethanol-Extraktion weitgehend abgetrennt werden.

Durch die Anwendung solcher vergleichsweise einfach durchzuführender Abtrennungsmethoden sollte es möglich sein, eine gleichbleibende Qualität des Zuckerrohrwachses zu erreichen und eine stabile Grundlage für die Emulgierbarkeit und Stabilität zu schaffen.


Verbundprojektleitung

Bodo Rengshausen-Fischbach (Koordination)
Tapir Wachswaren GmbH

Projektleitung


Projektbearbeitung


Projektdauer

01.11.2017 - 30.04.2020

Projektpartner

Projektträger

Projektförderung

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