Wenn die Chemie stimmt

Die meisten von uns schimpfen auf „Chemie“. Ein gutes Image hat der ehemalige Hoffnungsträger schon lange nicht mehr, obwohl noch Anfang der 1950er Jahre frischfröhlich eine radioaktive Zahnpasta verkauft wurde… Damals schien mithilfe chemisch hergestellter Wundermittel alles möglich, im Rückblick wirkt diese blinde Zuversicht sträflich naiv.

Chemie ist omnipräsent

Doch… was genau ist Chemie? Und gibt es vielleicht auch „gute“ Chemie? Wer mutig genug ist, sich kurz in die Schulzeit rückversetzen zu lassen, darf gerne weiter lesen:

Als Wissenschaft, die sich mit dem Aufbau, den Eigenschaften und der Umwandlung von Stoffen beschäftigt, bildet/erklärt Chemie das Grundgerüst unseres Planeten und allen Lebens darauf. Dein Sonnenbrand beruht insofern genauso auf Chemie wie der aufgegangene Hefeteig für den Sonntagszopf, das selbst hergestellte Bio-Waschmittel oder die bewährten Haushaltsreiniger, die unsere Grossmütter noch kannten.

„Chemie“ wird heutzutage allerdings oft synonym für die chemische Industrie verwendet. Diese ist nach zahlreichen Skandalen und Katastrophen (Schweizerhalle und Bhopal, um nur zwei prominente Beispiele zu nennen) zu Recht in Verruf geraten. Gemäss Wikipedia zählt die chemische Industrie allerdings zu den wichtigsten Industriezweigen. Sie stellt Stoffe her, deren Eigenschaften von modernen Menschen zur Herstellung von Alltagsgegenständen (z. B. Grundchemikalien, Kunststoffe, Lacke), Lebensmitteln (z.B. Düngemittel und Pestizide) oder zur Verbesserung der Gesundheit (z.B. Pharmazeutika) benötigt werden.

Moment mal – benötigt? Stimmt das wirklich? Geht es nicht auch anders? Gibt es da nicht kleine, aber feine Unterschiede?

 

Die 12 Grundsätze grüner Chemie

Close-up of small plants in test tubesDer Amerikaner John D. Warner gilt als einer der Mitbegründer der sogenannten grünen Chemie. Er und sein Kollege Paul T. Anastas entwickelten 1998 folgende zwolf Grundsätze, die seither für diesen erblühenden Wissenschaftszweig richtungsweisend sind:

  1. Vermeiden: Abfälle vermeiden ist besser als diese zu entsorgen oder reinigen, nachdem sie entstanden sind. Ein selbsterklärender Grundsatz, oder? Tatsächlich lebt aber derzeit eine ganze Industrie davon, Abfälle zu entsorgen; oft muss Giftmüll zudem langfristig überwacht werden. Klingelt da was? Ah ja, die Kasse…
  2. Atom-Ökonomie (sic!): Bei der Herstellung sollte ein Maximum aller verwendeten Rohstoffe im Endprodukt enthalten sein. Bei einem Prozess mit 50% Atom-Ökonomie wird die Hälfte aller verwendeten Rohstoffe zu Abfall.
  3. Ungefährlichere Synthese: In den Prozessen sollten nur ungiftige bzw. leicht toxische Rohstoffe verwendet werden und das Endprodukt seinerseits sollte ebenfalls ungiftig bzw. nur leicht toxisch sein. Ein wichtiger Grundsatz, der die Forscher in der Praxis jedoch oft vor riesige Herausforderung stellt
  4. Sicherere Chemikalien: Chemikalische Substanzen sollen wirken, dabei aber möglichst ungiftig sein. Wird die Toxitizät reduziert, verringert sich auch die Gefährlichkeit für Mensch und Umwelt.
  5. Sicherere Lösungsmittel: Wo immer möglich sollten Zusatzstoffe wie Lösungs- oder Trennmittel vermieden werden. Sind solche Zusätze nötig, sollten ungiftige Substanzen zum Einsatz kommen.
  6. Energie-Effizienz: Bei jeder Produktentwicklung muss die Energie-Effizienz des Herstellungsprozesses unter die Lupe genommen werden. Wo immer möglich sollten Prozesse bei Raumtemperatur und normalem Luftdruck stattfinden. Dies senkt die Kosten und verringert die Auswirkungen auf die Umwelt.
  7. Nutzung erneuerbarer Ressourcen: Wo immer möglich sollten erneuerbare Ressourcen verwendet werden. Im besten Fall sind dies Abfallprodukte aus einer anderen Reaktion.
  8. Weniger Derivative: Derivative lösen als Hilfsstoffe einen zeitlich begrenzten Effekt im Prozess aus. Der Hilfsstoff kann z.B. einen bestimmten Teil der Substanz schützen, welcher später entnommen wird, oder die Eigenschaften der Substanz kurzfristig verändern, damit eine bestimmte Reaktion stattfinden kann. Der Einsatz von Derivativen sollte wo immer möglich vermieden werden, denn diese landen nie im Endprodukt (s. Grundatz 2) und erhöhen lediglich das Abfallvolumen (Grundsatz 1).
  9. Katalyse: Katalytische Reaktanten sollten stöchimetrischen Reakanten vorgezogen werden. Ein Katalyst ermöglicht es, dass eine Reaktion weniger Energie benötigt und erhöht zudem die Reaktionsgeschwindigkeit. Die Stöchiometrie hat offenbar einige Nachteile, welche und warum genau konnte ich aber nicht genau herausfinden ; )
  10. Alles hat ein Ende nur die Wurst hat zwei Wichtig, wichtig, wichtig: Die korrekte Entsorgung muss Teil des Entwicklungsprozesses sein, denn jedes Produkt hat einen Lebenszyklus und dieser endet irgendwann. Das hergestellte Produkt sollte nach der Nutzung in ungifitige Substanzen zerfallen, damit keine Rückstände in der Umwelt verbleiben und sich dort akkumulieren, wie das etwa mit den kleinen Plastik-Kügelchen geschieht, die in den allermeisten Kosmetika enthalten sind. Dafür setzt sich beispielsweise die Nonprofit-Organisation The Story of Stuff sehr engagiert ein, zum sehenswerten Film über diese sog. „Microbeads“ geht’s hier. Dieser Ansatz liegt auch dem Prinzip Cradle-to-Cradle (C2C, deutsch „von Wiege zu Wiege“) zugrunde: C2C ist ein biomimetischer Ansatz, um Produkte und Systeme zu entwickeln. Dabei wird die menschliche Industrie mit natürlichen Prozessen gleichgesetzt d.h. alle verwendeten Materialien werden als Nährstoffe gesehen, die in einem gesunden, sicheren Metabolismus zirkulieren.
  11. Abfallprodukten in Echtzeit vorbeugen (Real-time Pollution Prevention): Die Methoden zur  Überwachung chemischer Prozesse müssen weiter entwickelt werden. So können stattfindende Prozesse überwacht, das Entstehen gefährlicher Substanzen oder von Verunreinigungen überwacht/kontrolliert und die sichere Entsorgung begleitet werden.
  12. Unfallprävention: Die Substanz und deren Form (Flüssigkeit, Gas etc.) sollte sorgfältig gewählt werden, um Unfälle (Feuer, Explosionen oder ein ungewolltes Entweichen der Substanz) zu vermeiden.

Quelle: Green Chemistry: Theory & Practice by Paul T. Anastas and John D. Warner. Eine deutsche Erklärung zur grünen Chemie anhand von Grafiken gibt’s hier.

 

Nachtrag zu Cradle-to-Cradle (C2C)

Als Konsumentin fände ich es hilfreich, wenn mit grüner Chemie hergestellte Produkte entsprechend gekennzeichnet wären. Abgesehen von Cradle to Cradle (C2C) herrscht da aber leider Ebbe, wie’s scheint. Ausserdem tut sich die Industrie schwer mit C2C, viele Unternehmer scheuen die hohen Anlaufkosten. Hinzu kommt, dass letztlich der Konsument entscheidet: Der COO einer Schweizer Firma, die auch eine C2C-Produktlinie vertreibt, nahm kein Blatt vor den Mund „Das Zeug verkauft sich nicht, ist zu teuer“.

Kein Blatt vor den Mund nimmt auch der deutsche Chemieprofessor Michael Braungart, der das Cradle-to-Cradle-Prinzip im Rahmen eines Forschungsprojekts der ehemaligen Ciba-Geigy entwickelte. Kein Wunder ist der Mann umstritten, sagt er doch Sätze wie:

  • Stillen ist prima, das entgiftet die Mutter“ oder
  • Louis-Vuitton-Taschen sind ein klarer Fall von Sondermüll

Braungart propagiert nicht Entsagung sondern einen Öko-Hedonismus der nicht sparen, sondern klug produzieren will. Dass es erfolgreiche Beispiele gibt hält seine Kritiker nicht davon ab, ihm vorzuwerfen, C2C tauge nur für Nischen.

Braungart hält dagegen, dass die deutsche Wirtschaft prächtig am Export von Müllverbrennungsanlagen in alle Welt verdient. Und entkräftet auch den Vorwurf, dass C2C nur bei relativ einfach gestrickten Produkten machbar sei: Der dänische Schifffahrts- Öl- und Gasmulti Maersk etwa baute 2013 das damals grösste Containerschiff der Welt, die Magleby Maersk, weitgehend nach Braungarts Lehre: 398 Meter lang, 59 Meter breit und 73 Meter hoch. Schlicht, weil es sinnvoll war.

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Die Magleby Maersk, ein schwimmendes Rohstofflager…

Ein Schiff besteht zu 98 Prozent aus Stahl verschiedener Qualitäten. Dieser wird mit anderen Stoffen fest verbunden, beim Abwracken werden die Stahlarten mit allen Kabeln und Plastikteilen recycelt, übrig bleibt eine Produkt von minderwertiger Qualität. Beim Schiffsneubau hat Maersk die Teile nun so installiert, dass sie 1. genau katalogisiert und 2. leicht zu trennen sind. Die Abwrackwerften zahlen nämlich 10 Prozent mehr, wenn bekannt ist, wo welche Qualität verbaut wurde. In Zeiten, in denen Stahl rar wird, wird das Schiff so während seiner Lebenszeit zu einem wertvollen, schwimmenden Rohstofflager. Quelle: Der Spiegel, Heft 33/2014, Seite 58: „Eine Welt voller Überfluss“

Das Thema bewegt Dich?

Empfehlenswerte weiterführende Lektüre:

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Noch bis 25.10.2015: Das Jungkunst-Containermuseum in Winterthur

P.S.: Du fragst Dich, was diesen ganzen Vortrag über Chemie losgetreten hat? Auf der Suche nach nachhaltig produzierten Textilien fürs Kinderzimmer stolperte ich über den Beobachter-Artikel Schwindel um Bambus-Textilien, klickte mich darauf zur Homepage des Schweizer Bio-Textilherstellers Litrax durch und tauchte anschliessend tief ein in die Welt der Grünen Chemie. Und schwups, schon war ein ganzer Tag um… : )

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