MultiBioSpray: Biobasierte, sprühfähige Multifunktionsöle

Innovative Herstellung von kriechfähigen Ölen auf Basis nachwachsender Roh- und Reststoffe

© Fraunhofer UMSICHT

MultiBioSpray

Im Rahmen des Projekts hergestelltes Produktmuster.

© Fraunhofer UMSICHT

Anwengunstest

Reinigung einer Metalloberfläche: mit (links) und ohne MultiBioSpray.

Projektziele: Herstellung von Ölen auf Basis von biobasierten Roh- und Reststoffen

Multifunktionsöle sind weit verbreitet und finden sowohl in Haushalten als auch Werkstätten Anwendung. Noch werden sie auf Erdölbasis produziert. Das Projekt »MultiBioSpray« setzt auf nachhaltige, nachwachsende Rohstoffe: Forschende des Fraunhofer UMSICHT untersuchen hierzu die Herstellung der in den Ölen enthaltenen Kohlenwasserstoffe aus biobasierten Roh- und Reststoffen und analysieren die Eigenschaften der Produkte.

Nutzen: Höhere Wertschöpfung der Prozesskette

Die Bedeutung von Schmierstoffen für die unterschiedlichsten Wirtschaftsbereiche wird bei der Betrachtung des Marktpotenzials deutlich: Für 2013 wird dieses mit etwa 124 Mrd $ beziffert, 2020 gehen Prognosen von einer Steigerung auf 178 Mrd $ aus. Eine Kategorie stellen die sogenannten nicht-wassermischbaren Bearbeitungsmedien dar – der Begriff umfasst eine Vielzahl an Substanzen (u. a. auch Multifunktionsöle), die bisher aus Erdöl, einem fossilen und endlichen Rohstoff, gewonnen werden. Alleine in Deutschland wird deren jährlicher Verbrauch auf gut 3 000 t geschätzt.

Die alternative Herstellung aus biobasierten Roh- und Reststoffen ist ressourcen- und klimaschonend. Des Weiteren hilft sie bei der Etablierung der Bioökonomie, indem eine einfache Drop-in-Lösung für ein kommerzielles Produkt entwickelt wird. Zurzeit werden Aceton und Fuselöle als Ausgangsbasis untersucht, die bei der Fermentation von Bioethanol als Nebenprodukte anfallen. Das Verfahren trägt dadurch zu einer höheren Wertschöpfung der bestehenden vorgelagerten Prozesskette bei.

Biobasierte Schmierstoffe

Die Nachfrage nach biobasierten und nachhaltigen Chemikalien ist in den letzten Jahren gestiegen und zunehmend auch bei Schmierstoffen feststellbar. Die Gründe für diesen Trend liegen unter anderem im steigenden Umweltbewusstsein der Verbrauchenden, die nach Alternativen zu erdölbasierten Produkten suchen. Für eine bessere Umweltverträglichkeit und zur Ressourcenschonung werden derzeit zwei Ansätze verfolgt: bioabbaubare und biobasierte Schmierstoffe.

Für bioabbaubare Schmierstoffe werden zum Beispiel die Ester von pflanzlichen Fettsäuren verwendet. Oft stellt jedoch die leichte Abbaubarkeit ein Problem für die Stabilität der Produkte dar. Durch die hohe Viskosität sind sie in der Mehrzahl ungeeignet für den Einsatz als dünnflüssige, sprühfähige Öle. Auf Roh- und Reststoffen basierende Schmierstoffe, wie sie am Fraunhofer UMSICHT entwickelt werden, sind hingegen meist dünnflüssig, weisen eine hohe Stabilität auf und können durch ihre Eigenschaften fossile Produkte problemlos ersetzen.

Herstellung der biobasierten Öle

Im Rahmen des Projekts »MultiBioSpray« sollen aus Fuselalkoholen in Kombination mit Aceton biobasierte Multifunktionsöle hergestellt werden. Der Prozess dazu ist mehrstufig, jedoch einfach aufgebaut. Zunächst werden aus den kurzkettigen Einsatzstoffen durch die beim Fraunhofer UMSICHT entwickelte katalytische Kopplung langkettige Intermediate hergestellt. Diese werden in einem zweiten Schritt katalytisch mit Wasserstoff behandelt, sodass am Ende der Prozesskette reine Kohlenwasserstoffe herauskommen. Die Struktur und die Eigenschaften der biobasierten Produkte stimmen im Wesentlichen mit denen fossiler Multifunktionsöle überein.

Durch die definierte Herstellung ergeben sich weitere Vorteile im Hinblick auf die Anwendung. Während in fossilbasierten Multifunktionsölen teilwiese über 100 Einzelkomponenten enthalten sind, besteht MultiBioSpray aus nur wenigen Komponenten. Die physikalischen Eigenschaften lassen sich dadurch einfacher vorhersagen und steuern, als das bisher der Fall ist. Die Variation der Einsatzstoffe ermöglicht die Herstellung maßgeschneiderter Multifunktionsöle für unterschiedliche Anforderungen.

Ergebnis: Vergleichbar mit kommerziell angebotenen Multifunktionsölen

Die Herstellung der langkettigen Intermediate und die Behandlung mit Wasserstoff funktionierten anhand von Modellsubstanzen erwartungsgemäß. Nach der Untersuchung der physikalischen und chemischen Parameter wurde das neuartige Multifunktionsspray in eine Sprühdose abgefüllt und mit Treibmitteln getestet: Sämtliche Eigenschaften sind mit verschiedenen kommerziell angebotenen Multifunktionsölen vergleichbar.