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Wissenswertes rund um Kunststoff und Kautschuk

Kunststoff und Kautschuk begegnen uns überall im Alltag. Entdecken Sie spannende Geschichten, überraschende Fakten und interessante Hintergründe – von historischen Entwicklungen und bekannten Produkten bis hin zu wichtigen Persönlichkeiten und Innovationen der Branche.

Beiträge (471)

  • #Lifestyle #Kautschuk #Produktgeschichte

    Eine kleine Geschichte des Regenmantels

    Der Regenmantel hat sich vom gummierten Baumwollstoff Charles Macintoshs über den Kleppermantel und PVC-Jacken bis zu atmungsaktiven Membranen wie Gore-Tex entwickelt.

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  • „Plastik-Peter“ ruft zum sorgsamen Umgang mit Plastikmüll auf

    Mit dem Kinospot „Plastik-Peter“ im Rahmen des Wissenschaftsjahres 2016*17 – Meere und Ozeane möchte das Bundesministerium für Bildung und Forschung Bewusstsein für die Plastikverschmutzung in den Weltmeeren schaffen. Mehrere Millionen Tonnen Plastikmüll landen dort jährlich und sind längst zu einer großen Gefahr für Pflanzen und Lebewesen geworden: Im Jahr 2050 könnte das Gewicht des Plastikmülls in den Ozeanen bereits das aller Meeresfische übersteigen. Der Spot ist jetzt deutschlandweit in den Kinos zu sehen. „Frisch aus dem Meer“ preist „Plastik-Peter“ auf dem Fischmarkt seinen besonders langlebigen Fang an: Plastikmüll. Während Plastiktüten nur maximal 20 Jahre brauchen, bis sie zersetzt sind, überdauern handelsübliche PET-Flaschen ganze 450 Jahre in den Meeren. Bundesregierung setzt sich für Lösungen ein Das Bundesministerium für Bildung und Forschung nimmt sich der systemischen Untersuchung des Plastikmülls an: von der Produktion, den Konsum, den Transport vom Land in die Flüsse bis zum Verbleib in unseren Weltmeeren. Mit der Förderrichtlinie „Plastik in der Umwelt“ fördert es Forschungs- und Entwicklungsvorhaben mit insgesamt 28 Millionen Euro. Im Wissenschaftsjahr Meere und Ozeane möchte das Bundesministerium außerdem – mit Projekten wie dem Film „Plastik-Peter“ – verstärkt die Öffentlichkeit für das Thema sensibilisieren. Der Müll, der im Spot zu sehen ist, wurde vor Beginn der Filmproduktion durch Naturschützer von Greenpeace und NABU am Elbstrand gesammelt. Der Film appelliert an die Zuschauerinnen und Zuschauer, den Gebrauch von Plastik im Alltag zu reduzieren und damit einen Teil zum Meeresschutz beizutragen. Bürgerinnen und Bürger können sich umfassend informieren Der Film „Plastik-Peter“ ist ab sofort im Kino und auf der Website des Wissenschaftsjahres unter www.wissenschaftsjahr.de/plastik zu sehen. Dort finden sich außerdem wichtige Hintergrundinformationen über die Verschmutzung der Meere durch Plastikmüll sowie hilfreiche Tipps zum richtigen Umgang mit Plastikmüll im Alltag. Hintergrund: Wissenschaftsjahr 2016*17 – Meere und Ozeane Die Meeresforschung ist Thema des Wissenschaftsjahres 2016*17. Zu 71 Prozent bedecken Ozeane und Meere unseren Planeten. Sie sind Klimamaschine, Nahrungsquelle, Wirtschaftsraum – und sie bieten für viele Pflanzen und Tiere Platz zum Leben. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler untersuchen die Ozeane seit Jahrhunderten; und doch sind sie noch immer geheimnisvoll und in weiten Teilen unerforscht. Im Wissenschaftsjahr 2016*17 – Meere und Ozeane geht es um die Ergründung der Gewässer, ihren Schutz und eine nachhaltige Nutzung. Die Wissenschaftsjahre sind eine Initiative des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) gemeinsam mit Wissenschaft im Dialog (WiD). Sie tragen als zentrales Instrument der Wissenschaftskommunikation Forschung in die Öffentlichkeit. Das Wissenschaftsjahr 2016*17 wird vom Konsortium Deutsche Meeresforschung (KDM) als fachlichem Partner begleitet.

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  • Das Leben des Hermann Staudinger (Teil 4)

    Von Markus Weber und Guido Deußing Die Jahre 1945 bis 1965 Das Jahr geht zu Ende – und mit ihm schließt unsere vierteilige Serie über Hermann Staudinger, dessen Makromolekültheorie die Polymerchemie revolutionierte (und wissenschaftlich fundierte). Gekrönt wurde Staudingers Lebenswerk mit dem Nobelpreis für Chemie, den er am 10. Dezember 1953, auf den Monat genau vor 59 Jahren, aus der Hand des schwedischen Königs empfing. Späte Lorbeeren für einen 72-jährigen Emeritus, der die Avantgarde seines Fachs schon nicht mehr repräsentierte, dessen Verdienste aber bis in unsere Tage gewürdigt werden. Noch 34 Jahre nach Staudingers Tod verneigte sich vor seinem Lebenswerk die American Chemical Society, indem sie am Freiburger Universitätsinstitut für Makromolekulare Chemie („Hermann-Staudinger-Haus“) eine Gedenktafel installierte. – Der letzte Teil unserer Serie umspannt die Nachkriegszeit bis zu Staudingers Tod im Jahre 1965 und stellt den Nobelpreis in den Mittelpunkt. Einbezogen wird hier erstmals auch die bunte Berichterstattung der Tagespresse. Freiburg, Lugostraße 14, 5. November 1953, kurz nach 8 Uhr: Der Hausherr und seine Frau lagen an diesem Donnerstagmorgen noch in den Federn, und so nahm kurzerhand die Putzfrau das Telegramm aus Stockholm entgegen. Knapp, aber unmissverständlich stand dort geschrieben: „kgl akademie der wissenschaften hat ihnen nobelpreis für chemie zuerkannt stop brief folgt stop – westgren sekretär“ (vgl. Kunze 1953 und Magda Staudinger 1987, 24). Adressat der Depesche war Prof. Dr. phil. Dr.-Ing. E. h. Dr. rer. nat. E. h. Hermann Staudinger. Dass das Nobelkomitee sich diesmal für einen Chemiker aus Deutschland entschieden hatte, war keineswegs ungewöhnlich, denn diese Ehre war vor Staudinger bereits neunzehn anderen Fachvertretern deutscher Nationalität zuteilgeworden, wenn auch nach Hitlerdiktatur und Kriegsende mit Otto Diels (1876-1954) und Kurt Alder (1902-1958) erst zweien (vgl. Klaar 1953). Ungewöhnlicher schon, dass Staudinger als doppelter Staatsbürger neben den deutschen auch den Schweizer Nobelpreisträgern zuzurechnen ist. Und erst recht aus dem Rahmen fällt, dass Staudinger als 72-jähriger Emeritus dafür gewürdigt wurde, was er schon als 39-Jähriger postuliert und bald darauf auch bewiesen hatte – die Existenz von „Riesenmolekülen“ (Makromolekülen). Mit diesem bahnbrechenden Konzept revolutionierte Staudinger in den 1920er- und 1930er-Jahren gegen hartnäckige Widerstände die Polymer- und Kunststoffchemie (siehe Folge 2 dieser Serie). Die in Nürnberg erscheinende Zeitung „Wochenend“ schrieb: „(D)er Professor hat erforscht und bewiesen, daß die wichtigsten Naturstoffe aus Teilchen (Molekülen) von ungewöhnlicher Größe bestehen, daß sie aus vielen (oft Millionen zählenden) Atomen zusammengesetzt sind. Die Technik, die diese Naturstoffe nachzuahmen, ja nachzuschaffen bestrebt war, erhielt damit das Modell geliefert.“ (Kunze 1953) Eine Leistung, die unbedingt den Nobelpreis verdiente: „Eine indirekte Ehrung des hervorragenden Hochschullehrers Prof. Dr. Hermann Staudinger erfolgte bereits vor längerer Zeit, als zwei seiner ehemaligen Schüler den Nobelpreis erhielten, nämlich Prof. Dr. (Leopold, Red.) Ruzicka (1887-1976, Chemie; Red.) im Jahre 1939 und Prof. Dr. (Tadeus, Red.) Reichstein (1897-1996, Medizin; Red.) 1950“, erinnerte das Düsseldorfer Blatt „Der Fortschritt“ (Klaar 1953). Gleichwohl teilte Staudinger das Los vieler Gelehrter, speziell Naturwissenschaftler: „Sein Name war in Fachkreisen berühmt, der breiteren Öffentlichkeit fast unbekannt“, konstatierte die Westberliner „Radio Revue“ anlässlich der Nobelpreisvergabe an Staudinger. Bezeichnenderweise druckte die „Westdeutsche Allgemeine Zeitung“ (WAZ) vom 6. 11. 1953 einen falschen Vornamen ab: Statt Hermann wurde Franz als Nobelpreisträger gefeiert. So hatte Staudingers Vater geheißen, der allerdings schon 1921 verstorben war. Staudinger, der große Unbekannte, so sah es 1953 die schreibende Zunft und fragte: „Wie viele der hübschen jungen Mädchen und Frauen, die den schlanken Wuchs ihrer Beine durch Nylon- oder Perlonstrümpfe noch besonders unterstreichen, wie viele der Kraftfahrer, deren Wagen auf Reifen aus synthetischem Kautschuk laufen, und wie viele jener Leute, die die zahllosen Gebrauchsgegenstände aus Kunststoffen aller Art verkaufen, denken wohl nur ein einzigesmal an jenen hervorragenden Forscher, auf dessen wissenschaftliche Untersuchungen letzten Endes die technische Produktion all’ dieser Materialien, die aus dem modernen Leben nicht mehr fortzudenken sind, zurückzuführen ist?“ (Klaar 1953) Dass Staudinger bis dahin nie groß im Rampenlicht gestanden hatte, lag nicht zuletzt daran, dass er es mied. Er sei kein Mann der „Eigenreklame“, attestierte ihm denn auch die „Radio Revue“. Die WAZ unterstrich, Staudingers Schüler seien „der Reihe nach mit Stargagen in die Industrie“ abgewandert, „während der Alte bescheiden in seinem Institut sitzenblieb, um seine Erkenntnisse hieb- und stichfest auszubauen“. Ins Bild passt, dass Staudinger dem Braten nicht recht trauen wollte, als schon seit Tagen die Spatzen von den Dächern pfiffen, der diesjährige Nobelpreis für Chemie werde ihm zuerkannt. Am 4. November 1953 war die Sache endgültig durchgesickert und machte in der Weltpresse die Runde. Doch noch war bei Staudinger selbst keine offizielle Bestätigung des Nobelkomitees eingetroffen und so „war es mir recht unheimlich zumute, da mir alle Pressemeldungen etwas voreilig erschienen“, verriet Staudinger später. Hinzu kam, dass er dem zu erwartenden Rummel um seine Person wenig abzugewinnen vermochte und ihm lieber erst einmal auswich: „›Ich dachte an den Freiburger Kollegen, dem 1935 diese Ehre zuteil wurde, an den (Biologen, Red.) Dr. (Hans, Red.) Spemann (1869-1941, Red.). Der hatte damals eine fürchterliche Nacht gehabt. Deshalb habe ich mein Telefon am Abend abgestöpselt und dafür gut geschlafen.‹ Der Zweiundsiebzigjährige erzählt das wie einen gelungenen Streich […]. Der Herr Professor hat geschlafen und nichts von dem Wirbel mitbekommen, der auf dem Freiburger Fernamt herrschte, wo die Telefonfräuleins durch Anrufe aus Rom, Paris, New York und vielen deutschen Städten bestürmt worden waren, doch endlich eine Verbindung mit der Nummer 2874, dem Anschluß des neuen Nobelpreisträgers, herzustellen.“ (Kunze 1953) Das Erwachen am 5. November war umso freudiger, denn das eingangs erwähnte Telegramm aus Stockholm beseitigte letzte Zweifel. „Um eine Stellungnahme zu der ihm zuteil gewordenen Auszeichnung gebeten, erklärte der neue deutsche Nobelpreisträger für Chemie 1953: ›Es ist für mich die endgültige Anerkennung meiner Arbeit, und es ist wunderbar, daß ich das noch erleben darf!‹“ (Klaar 1953) Er begreife den Nobelpreis als „Krönung des Kampfes um das viel umstrittene Gebiet der makromolekularen Chemie, für deren wissenschaftliche Anerkennung er lange Jahre habe kämpfen müssen“ (zitiert nach Hamburger Echo, 6. November 1953). „Der Straßburger Professor (Charles, Red.) Sadron (1902-1993, Red.), der selbst ein Institut für makromolekulare Chemie unterhält, habe ihm im vorigen Jahr einmal erklärt, er, Staudinger, hätte wohl nie so viele und bahnbrechende Erkenntnisse über die makromolekulare Chemie gewonnen, wenn er nicht so heftig von allen Seiten angegriffen worden wäre. Dieser Kampf mit den Gegnern habe ihn zur zähen Arbeit angetrieben und erst wirklich zu einem großen Forscher gemacht“, schrieb am 8. November 1953 der „Schwarzwälder Bote“, dem der frischgebackene Nobelpreisträger ein Interview gewährt hatte. Staudinger betrieb hier gegenüber der Presse ein wenig Selbstilisierung. Denn sosehr er anfänglich mit Widerständen vonseiten der Fachkollegen zu kämpfen gehabt hatte, so rasch machte sich die Industrie „seine Lehren zu eigen […], nachdem sie erkannt hatte, daß ihre Anwendung die planmäßige Herstellung von Kunststoffen ermöglichte“ (Jostkleigrewe 1987, 7). Staudinger selbst erinnerte daran, „(d)ie Technik habe seine Anschauungen viel schneller akzeptiert als die Wissenschaft“ (Hamburger Echo, 6. November 1953). Trotzdem gefiel er sich in der Rolle des „Kämpfers“, an der er festhielt, auch als das Kriegsbeil längst begraben war, sprich: er mit seiner Makromolekültheorie bereits offene Türen einrannte (siehe Teil 3 dieser Serie). Es scheint fast so, als hätte er um den errungenen Sieg gebangt, wenn er ihn gegen niemanden mehr verteidigen müsste. Irgendein seelischer Stachel trieb Staudinger an, sich immer neu zu beweisen und um Anerkennung zu ringen, wovon auch sein nicht versiegender publizistischer Ausstoß zeugt. Dabei machte ihm niemand seinen Erfolg streitig, im Gegenteil: Drei Universitäten (Mainz, Salamanca und Turin) und drei Technische Hochschulen (Karlsruhe, Straßburg und Zürich) hatten Staudinger zum Ehrendoktor ernannt. Zudem war er mit der Emil-Fischer-Gedenkmünze des Vereins Deutscher Chemiker (VDCh), der Leblanc-Gedenkmünze der Société Française de Chimie (SFC), dem Cannizzaro-Preis der italienischen Accademia dei Lincei, der Goldenen Ehrennadel des Vereins Finnischer Chemiker und – seit 1952 – dem Großen Verdienstkreuz der Bundesrepublik Deutschland dekoriert worden. Mag sein, dass trotzdem erst der Nobelpreis als unüberbietbarer Gipfel der Anerkennung Staudinger endgültig zu jener Sicherheit verhalf, die gelassen gegenüber Widersachern und Neidern macht. Nicht zuletzt bescherte ihm der Nobelpreis viel Geld: Staudinger durfte sich über einen Scheck freuen, der auf 175.292,94 Schwedenkronen, umgerechnet etwa 140.000 DM (vgl. Kunze 1953), ausgestellt war: „Während sich […] den Ruhm ganz Deutschland teilen kann, ist die Verwendung des Geldes allein des Gelehrten Sache“, gratulierte die Zeitung „Wochenend“ (ebd.). Staudingers Ruhm strahlte insbesondere auf Freiburg ab, die badische Großstadt, an deren Universität er von 1926 bis 1951 als Ordinarius gewirkt hatte. Die Nachricht, Staudinger habe den Chemienobelpreis erhalten, verbreitete sich dort am 5. November 1953 wie ein Lauffeuer, und noch am selben Abend veranstalteten Freiburger Professoren und etwa 400 Studenten einen Fackelzug vor Staudingers Haus, um den Preisträger zu ehren. „(D)ie ganze Lugostraße wogte im warmen, lebendigen Fackellicht – und nach den Ansprachen erklang jubelnd das alte, schöne Lied ›Gaudeamus igitur‹.“ (Magda Staudinger 1987, 24) Der „Schwarzwälder Bote“ (8. 11. 1953) referierte die Ansprachen: „Der jetzige Inhaber des Lehrstuhls für Chemie an der Universität Freiburg, Professor Dr. (Arthur, Red.) Lüttringhaus (1906-1992, Red.), würdigte […] das Lebenswerk seines Vorgängers. Mit seinen bahnbrechenden Forschungen […] habe Professor Staudinger der deutschen Wissenschaft zu höchstem Ansehen verholfen. Die deutsche Chemie habe schon seit Jahren erwartet, daß das Werk Professor Staudingers einmal mit der höchsten Auszeichnung bedacht werde. Der Rektor der Universität Freiburg, Prof. (Walter-Herwig, Red.) Schuchhardt (1900-1976, Red.), dankte Prof. Staudinger vor allem dafür, daß er der Universität Freiburg 25 Jahre lang die Treue gehalten habe. Durch seine Arbeiten sei der Name der Universität Freiburg in der ganzen Welt bekannt geworden.“ Auch Glückwünsche aus Bonn trafen in jenen Tagen bei Staudinger ein: Für die Bundesregierung gratulierten am 5. November Bundesinnenminister Dr. Gerhard Schröder (CDU), am 10. November Bundeskanzler Dr. Konrad Adenauer (CDU). Bis zur offiziellen Übergabe des Nobelpreises durch die Königlich-Schwedische Akademie der Wissenschaften musste sich Staudinger noch bis zum 10. Dezember gedulden. Die Reise nach Stockholm sollte unvergesslich werden. Ehefrau Magda schreibt: „Es ist zwar die dunkelste Zeit des Jahres, aber Stockholm strahlt taghell in lauter Licht an diesem Tage. In einer überaus festlichen Feier erfolgt die Übergabe der Nobelpreise durch […] König Gustav VI. Adolf […]. Aus seiner Hand empfing Hermann Staudinger den Nobelpreis für Chemie 1953. Es war ein schönes Bild: beide Herrren von gleicher hoher Statur, etwa gleichen Alters. Dieses Bild ging durch die ganze chemische Weltpresse mit der Unterschrift: Hochpolymere Stoffe bringen hohe Ehren (High Polymers bring High Honours).“ (Magda Staudinger 1987, 24) Um die Genugtuung zu ermessen, die Staudinger in Stockholm empfunden haben muss, braucht man sich nur vor Augen zu führen, welch schwierige Jahrzehnte hinter ihm lagen: Aufreibenden wissenschaftlichen Auseinandersetzungen in den 1920er-Jahren (siehe Teil 2 dieser Serie) folgte ein politischer Eiertanz in der Nazizeit (siehe Teil 3 dieser Serie). 1940 war es Staudinger noch gelungen, dem chemischen Universitätslaboratorium eine Forschungsabteilung für makromolekulare Chemie anzugliedern – „das erste europäische Forschungszentrum, das sich exklusiv mit der Erforschung von Makromolekülen in Natur und Technik und dem neuen Forschungsfeld der Polymerwissenschaften befasste“, heißt es in einer aktuellen Selbstdarstellung der Uni Freiburg. Doch der Krieg behinderte zunehmend die Arbeit, bis schließlich bei einem Bombenangriff auf Freiburg am 27. November 1944 das Chemische Institut samt Bibliothek, Sammlungen und Apparaten nahezu vollständig zerstört wurde. „Dank dem sofortigen Eingreifen von Assistenten und Studenten konnten die wenigen noch stehengebliebenen Teile geschützt und nach Kriegsende teilweise wieder aufgebaut werden. So konnten Unterricht und Arbeiten ab 1947 in bescheidenem Umfang wieder aufgenommen werden.“ (Magda Staudinger 1987, 22) Staudinger war 1947 schon 66 Jahre alt und hatte den Zenit seiner wissenschaftlichen Laufbahn längst hinter sich. Doch er ließ nicht nach, an dem mühsamen Neuaufbau mitzuwirken und sich insbesondere der von ihm gegründeten Forschungsabteilung für makromolekulare Chemie zu widmen, in die er ebenso zäh wie eigenbrötlerisch seine Energie steckte: „Staudinger etablierte kein interdisziplinäres Lehr- und Forschungsprogramm; niemand außer ihm hielt in Freiburg Vorlesungen über makromolekulare Chemie.“ (Deichmann 2001, 150) Mit fast 70 Jahren wurde Staudinger schließlich im Frühjahr 1951 emeritiert, doch aufs Altenteil zog er sich nicht zurück. Auf Geheiß des badischen Staatspräsidenten, Leo Wohleb (1888-1955, Red.), war nämlich gerade die Forschungsabteilung für makromolekulare Chemie in ein staatliches Forschungsinstitut umgewandelt worden und Staudinger ließ sich nicht lang bitten, es für die nächsten fünf Jahre zu leiten. Ehrenamtlich, versteht sich, und die finanzielle Unterstützung des Instituts ließ ebenfalls zu wünschen übrig: „Diese Forschungsstätte war, trotz ihres schönen Namens, recht bescheiden“, befand Magda Staudinger 1987, 22. Das galt erst recht für die Räumlichkeiten, die sich anfangs in Staudingers Privathaus befanden: „An der Gartentür Lugostraße 14 hängt eine weiße, vom Wetter etwas mitgenommene Holztafel mit der Aufschrift: ›Institut für Makromolekulare Chemie‹.“ (Kunze 1953) Als Staudinger in dieser Situation der Nobelpreis verliehen wurde, appellierte das Düsseldorfer „Handelsblatt“ (6. 11. 1953): „Staudingers Forschungsinstitut ist zwar staatlich, aber sein Etat so unzureichend, daß nur große persönliche Opfer eine Weiterführung ermöglichten. Der ›Fonds der chemischen Industrie‹ hat vor wenigen Tagen zwar 10.000 DM zur Verfügung gestellt, aber vielleicht entschließt sich das Land Württemberg-Baden (sic) jetzt endlich zu einem großzügigen Institutsausbau. Eine solche Auswirkung des Nobelpreises wäre dem Forscher gewiß die liebste Ehrung!“ Staudingers eigener Plan, das Staatliche Forschungsinstitut für makromolekulare Chemie „entsprechend seiner Bedeutung für die moderne chemische Industrie und zur Verbreiterung seiner finanziellen Grundlage (Klaar 1953) zu einem Bundesinstitut auszugestalten, verlief mangels Unterstützung im Sande. Als Staudinger 1956 vereinbarungsgemäß die Institutsleitung niederlegte, richtete das baden-württembergische Kultusministerium daraufhin ein planmäßiges Extraordinariat für makromolekulare Chemie ein – das Universitätsinstitut für Makromolekulare Chemie entstand und siedelte 1962 in einen Neubau um, der heute den Namen „Hermann-Staudinger-Haus“ trägt (vgl. Magda Staudinger 1987, 22). Am 23. März 1956, Staudingers 75. Geburtstag, veranstaltete die Albert-Ludwigs-Universität Freiburg eine offizielle Feier, die den Gelehrten würdevoll als ehrenamtlichen Institutsleiter verabschiedete. Rektor Bernhard Welte (1906-1983), ein Religionsphilosoph, hielt die Laudatio: „Sie haben vor nunmehr dreißig Jahren ein Tor geöffnet in der dunklen Mauer der Natur, die die Wissenschaft ständig zu erhellen und zu öffnen trachtet. […] Es ist heute so weit, daß eine ganze Welt hindurchgegangen ist und noch hindurchgeht. Die ganze Welt der Industrie, der Faserstoffe und Kunststoffe, ausgebreitet über alle Länder der Erde, ohne die unser Leben nicht mehr denkbar ist, und die ganze Welt all derer, die diese Faser- und Kunststoffe der vielfältigsten Art benützen. […] Es hat sich ein großes, neues Land von Wissenschaft, Wirtschaft und Leben aufgetan, eben hinter jenem Tor, das Sie durch Ihre wissenschaftliche Arbeit […] geöffnet haben!“ (zitiert nach Staudinger 1961, 305). Nach seinen Zukunftsplänen befragt, hatte Staudinger schon als frischgebackener Nobelpreisträger die Absicht bekundet, das Studium der Botanik wiederaufzunehmen, das er als junger Mann zugunsten der Chemie aufgegeben hatte (siehe Teil 1 dieser Serie). „Er habe Chemie studiert, weil diese als Grundwissenschaft der Botanik vorausgehe. ›Jetzt […] wird es so langsam Zeit, mit dem Studium der Botanik zu beginnen.‹ Der Nobelpreisträger […] will Student werden. So ist es nun einmal, man lernt eben nie aus.“ (Kunze 1953) Bei Magda Staudinger 1987, 10 heißt es: „Im höheren Alter pflegte er zu sagen, daß er noch nicht genug Chemie könne, um mit dem Botanikstudium zu beginnen. Daraufhin äußerte der Dekan seiner Fakultät in Freiburg, gelegentlich einer kleinen Feier zur Verleihung des Nobelpreises 1953, daß die Fakultät nunmehr nach diesem Ereignis ewarte, daß der verbummelte Botanikstudent jetzt endlich sein Examen in diesem Fach ablegt!“ Was rein anekdotisch anmutet, hat einen substanziellen Kern: Staudingers Rückwendung zur Botanik erhellt einerseits die Ursprünge seiner Makromolekültheorie und erschließt ihm zugleich ein neues Forschungsgebiet, die Molekularbiologie. An dieser Nahtstelle wird deutlich, wie anregend für Staudinger die Begegnung mit der Botanikerin Dr. phil. Mag. rer. nat. Magda Woit, die er 1928 in zweiter Ehe heiratete, auch in wissenschaftlicher Hinsicht gewesen sein muss. Staudinger lernte die aus Riga stammende Tochter des lettischen Gesandten im August 1927 auf Helgoland kennen. Magda Staudinger 1987, 17-18 erinnert sich: „Ich habe […] in Berlin studiert, weil man Vater in den 20er Jahren der erste Gesandte des unabhängig gewordenen Staates Lettland in Berlin wurde. Ich promovierte dort 1925 beim Pflanzenphysiologen Gottfried Haberlandt (1854-1945, Red.); ging dann nach Riga zurück, machte dort das Staatsexamen an der Universität Riga und wurde Assistentin am botanischen Laboratorium bei Nicolai Malta. Mein spezielles Interesse galt den Meeresalgen, und ich freute mich sehr, als ich im Sommer 1927 einen Arbeitsplatz als Gast an der Biologischen Anstalt auf Helgoland erhielt. Mich interessierte die Zellmembran der Algen, und ich ging an meine Untersuchungen mit dem damaligen Rüstzeug und Kenntnis über kolloide Stoffe. Im August war auch der Freiburger Botaniker, Friedrich Oltmanns (1860-1945, Red.), nach Helgoland gekommen, welcher Algenspezialist war. Ich hatte ihn dadurch kennengelernt, daß ich noch während meines Studiums zwei Algenkurse bei ihm mitgemacht hatte. Eines Tages stand er auf der Landungsbrücke von Helgoland mit einem Herrn und sprach mich an, als ich vorüberkam. Er stellte mir den Herrn vor: ›Mein Kollege von der Chemie, Hermann Staudinger‹ und zu diesem gewandt erwähnte er, daß ich in der Biologischen Anstalt über Zellmembranen der Algen arbeitete. Hermann Staudinger griff diese Mitteilung mit Interesse auf und fragte, ob er sich meine Versuche ansehen könnte: er hätte gerade eine Arbeit über ein Modell der Cellulose, des Hauptbestandteils der pflanzlichen Zellmembran publiziert. Das hinwiederum interessierte mich, und wir verabredeten einen Besuch von ihm im Laboratorium. Er kam am 24. August, sah sich meine Versuche an und ließ sie sich erläutern. Dann sagte er auf einmal zu meiner Verblüffung: ›Das ist alles ganz anders‹, setzte sich auf einen Laborschemel und fing an zu sprechen: ›Es gibt Makromoleküle, und sie werden in Zukunft eine große Bedeutung für die Biologie haben, denn nur mit so großen Molekülen kann die lebende Zelle aufgebaut werden. Sie haben, dank ihrer Größe, verschiedene Formen; dadurch sind so verschiedene Strukturen möglich, wie sie die lebende Zelle benötigt. Sie können wiederum, dank ihrer Größe, ganz verschiedene reaktionsfähige Gruppen beherbergen.‹ Er sprach eine ganze Weile über diese Dinge und erläuterte Phänomene, die zum Teil erst viele Jahre später experimentell nachgewiesen wurden. Ausgehend von seinem Cellulosemodell und angestoßen in diesen Gedankengängen durch meine Versuche, war ihm die Rolle der Makromoleküle für biologische Vorgänge hier und jetzt in dieser Stunde am 24. August 1927 eingefallen. Es war bei ihm wie eine Vision. Heute gibt es die so überaus erfolgreiche Molekularbiologie. Diese Bezeichnung stammt nicht von uns, sondern ist zuerst vom englischen Chemiker (William Thomas, Red.) Astbury (1898-1961) um 1945 gebraucht worden. Das erste Gespräch aber über diese Vorstellungen fand damals auf Helgoland statt. Ich möchte es daher als die Geburtsstunde der Molekularbiologie bezeichnen.“ Vor diesem Hintergrund bezeichnet Jaenicke 2003, 604 Magda Staudinger treffend als „treibende Moira der Makromolekülfäden aus Kaisers Bart“. Allerdings führte das Ehepaar „experimentelle Untersuchungen an den Stoffen der lebenden Zelle“ erst nach 1945 systematisch durch, bedingt auch „durch die Kriegszerstörung des Institutes“ (Magda Staudinger 1987, 18). Doch die Richtung war vorgezeichnet, die Vision blieb vital und das allgemeine Interesse war auch außerhalb der Fachkreise enorm, wie die Berichterstattung der Tagespresse rund um die Nobelpreisvergabe an Staudinger belegt: „Die größte Bedeutung wird […] voraussichtlich die makromolekulare Chemie für die Biologie und Medizin haben. Es steht fest, daß die Lebensvorgänge untrennbar mit den Makromolekülen verbunden sind. In chemischer Hinsicht besteht Leben aus Bildung, Umwandlung und Auflösung, aber auch der Reproduktion von Makromolekülen, die den Gesetzen des Lebendigen folgen, hieß es in der „Lindauer Zeitung“ (Hahn 1953; vgl. Staudinger 1938, 24, 25 u. 29 sowie Staudinger 1961, 302, 306-307 u. 333-334). „Alle unsere modernen Kunststoffe sind […] Großmoleküle. Aber auch alle lebenden Substanzen sind makromolekular. So wird Staudingers Lehre auf dem Gebiete der Biologie noch ihre größten Triumphe feiern“, schrieb „Die Welt“ (Theimer 1953). Erwartungen, die sich erfüllt haben: „Heutige Vorstellungen in der Molekularbiologie sind ohne das makromolekulare Konzept undenkbar. Auch die heute in stürmischer Entwicklung begriffene Genwissenschaft basiert auf den makromolekularen Grundlagen, wie sie Hermann Staudinger gelegt hat.“ (Jostkleigrewe 1987, 7; vgl. Rothschuh 1963, 135-136). Staudinger genoss auch international hohes Ansehen, schon bevor ihm der Ruf des Nobelpreisträgers vorauseilte, und war im Ausland als Vortragsredner gefragt. Im November 1950 etwa wurde er nach Rom eingeladen, um am Centro Romano di Studi zu sprechen. Das Ehepaar Staudinger nutzte die Gelegenheit für eine private Audienz bei Papst Pius XII. im Petersdom (Magda Staudinger 1987, 23). Allerdings ließ sich nicht länger darüber hinwegsehen, dass Staudinger, einst Avantgardist der organischen Chemie, inzwischen Mainstream-Positionen vertrat, die nicht mehr sämtlich auf der Höhe der Zeit waren. Staudinger lief Gefahr, vom wissenschaftlichen Fortschritt überholt oder gar abgehängt zu werden. Wo neue Erkenntnisse in Widerspruch zu seinen eigenen Auffassungen gerieten, bewertete er sie als unzulässige Angriffe, ignorierte sie oder bekämpfte sie auf verlorenem Posten. So akzeptierte er den physikalisch-chemischen Nachweis der Flexibilität linearer Makromoleküle nicht und hielt zäh an seinem Konzept fest, Makromoleküle seien starre, stäbchenähnliche Gebilde. Ebensowenig duldete er Modifikationen an seinem Gesetz über die Beziehung zwischen Molekülgröße und Viskosität: „Ausgehend von der Vermutung, daß lineare Makromoleküle auch als Knäuel vorliegen können, entwickelte Hermann Mark (1895-1992, Red.) in Wien zusammen mit dem holländischen Physikochemiker Roelof Houwink (1899-1987, Red.) Staudingers Viskositätsgleichung empirisch weiter (Mark-Houwing-Gleichung). [...] Die Korrekturen bzw. Ergänzungen Marks und Houwinks zu Staudingers Viskositätsgesetz erwiesen sich als richtig, wurden aber von Staudinger auch noch in den 1950er Jahren abgelehnt.“ (Deichmann 2001, 410) Speziell der „Polymer Science“ in den Vereinigten Staaten hinkte Staudinger hinterher. Hier, am Polytechnic Institute of New York in Brooklyn, wirkte jener Hermann Mark, mit dem Staudinger sich ab 1926 eine heftige Kontroverse geliefert hatte (siehe Teil 2 dieser Serie). Mark war vor den Nazis 1938 in die USA geflohen, nachdem er an der Universität Wien als Jude die Lehrerlaubnis verloren hatte und zeitweilig inhaftiert worden war. An Marks Institut in Brooklyn war mit Helmut Ringsdorf (geb. 1929, Red.) dann ab Ende der Fünfzigerjahre auch ein Staudinger-Schüler und -Promovend tätig und bekleidete eine Postdoktorandenstelle. Beim Vergleich der „beiden Welten“ schnitt Staudinger nicht gut ab: Laut Ringsdorf war „das Freiburger Institut in den 50er Jahren nicht mehr weltführend auf dem Polymergebiet. Die Arbeiten waren zwar solide, aber meist klassisch. Hermann Staudinger als Chef des Instituts hielt sicher noch zu sehr an seiner alten virulenten und schweren Kampfzeit der 1920er Jahre fest. Hermann Mark hatte dagegen nach dem Krieg in den USA die Makromolekulare Chemie auf breiter Basis aktiviert. Er hat Physiker, Chemiker und Technologen zusammengebracht und so eine moderne Version der Polymer Science entwickelt und damit das Brooklyner Institut zu seiner damals hohen, internationalen Bedeutung geführt. Im Staudinger’schen Institut vollzog sich diese Entwicklung etwas langsamer […]. Ich habe erst in Brooklyn gelernt, was es in der Polymer-Chemie an neuen Entwicklungen gab.“ (zitiert nach Deichmann 2001, 150) 1957 prallten die beiden Welten dann aufeinander: Staudinger nahm eine Einladung Marks nach Brooklyn an, um dort einen Vortrag zu halten. Er wurde „als der Pionier der Polymere empfangen, als die Person, ›die den Kreuzzug für Polymere angeführt hat‹“ (Deichmann 2001, 186). Doch eine gute Figur machte Staudinger nicht. Ringsdorf erinnert sich: „Ich hatte damals die Dias für Staudingers Vorträge zusammengestellt und wußte daher, über was er sprach. Wenn man das mit dem verglich, was damals in Brooklyn gemacht wurde, kann man nur sagen, daß diese Vorträge fast finstertes Polymermittelalter waren. Ich kann diese Aussage umso mehr rechtfertigen, als ich die letzten vier Vorträge […] als Originaldias heute noch in der Hand habe. Vor allem die jungen Leute haben damals in Brooklyn Hermann Staudinger sicher als den großen, alten Mann der Makromolekularen Chemie bewundert und verehrt. Das, was er sagte, haben sie wahrscheinlich verzeihend zur Kenntnis genommen, zumal er deutsch sprach.“ (zitiert nach Deichmann 2001, 186-187; vgl. Magda Staudinger 1987, 25) Ins Jahr 1957 fielen auch Gastvorlesungen in Japan, dem Land, das Staudingers frühe Schriften über hochmolekulare organische Verbindungen noch immer wie eine Bibel verehrte (siehe Magda Staudinger 1987, 20). Staudinger begegnete bei diesem Aufenthalt dem Tenno, dem japanischen Kaiser (ebd., 20 u. 26). 1958 leitete Staudinger die deutsche Delegation im internationalen „Haus der Wissenschaften“ der Brüsseler Weltausstellung. Auch die Ehrungen rissen nicht ab: Noch zwei Mal bekam Staudinger das Große Bundesverdienstkreuz, 1957 mit Stern, 1965 mit Stern und Schulterband ( Quelle ). „Ihm war ein Glück zuteil geworden wie nur wenigen Wissenschaftlern: den durchschlagenden Erfolg der eigenen Arbeit voll und ganz miterleben und genießen zu können“, schreibt Krüll 1978a, 49 über Staudingers Lebensabend. Mit der Gesundheit ging es allerdings bergab; Staudinger war herzkrank (Mark 1966, 93). „Aber der Geist blieb klar, und das Interesse am Weltgeschehen und den Fortschritten der makromolekularen Wissenschaft blieb bis zum Ende. Hermann Staudinger erlebte noch den Beginn der Raumfahrt in Gestalt der ersten Satelliten. Man berichtete ihm, daß dies überhaupt nur möglich sei, weil es makromolekulare Stoffe gibt, die die Verhältnisse im Weltall aushalten. Den Sommer 1965 erlebte Hermann Staudinger in seinem Garten bei seinen Blumen mit viel Freude. Dann, am 8. September 1965 entschlief er.“ (Magda Staudinger 1987, 27) Die letzte Ruhe fand er auf dem Freiburger Hauptfriedhof. In den Nachrufen auf den 84-Jährigen hieß es u. a.: ● „Damit ist ein Stern erster Größe am Himmel der Chemie erloschen, der in den letzten Jahrzehnten strahlende Helle auf viele bisher dunkle Gebiete der Chemie geworfen hat.“ (Hopff 1969, XLI) ● „Er war Forscher, Lehrer und Apostel. […] (S)ein Forschergeist drängte ihn auf unbegangene Pfade, die zwar mühevoll und unbequem sein mochten, die aber dafür weites Neuland für Forschung, Lehre und Anwendung erschließen mußten.“ (Mark 1966, 93) Hermann Staudinger verstarb am 8. September 1965 in Freiburg, wo er seit 1926 gewirkt hatte und 1954 zum Ehrenbürger ernannt worden war, „in Anerkennung seiner großen Verdienste in Forschung und Wissenschaft und des damit verbundenen Gewinns des Ansehens der Stadt Freiburg“. Sein Grab befindet sich auf dem Freiburger Hauptfriedhof. Witwe Magda, geb. Woit, die als Botanikerin Staudingers Forschungen befruchtet und unterstützt hatte, wurde hier 1997 zur letzten Ruhe gebettet. Das letzte Wort gebührt der Witwe: „Ein Jahr danach standen drei Japaner vor mir: sie wünschten zum Grab von Hermann Staudinger geführt zu werden, da sie beauftragt seien, eine Gedenkzeremonie nach ihrem Ritus durchzuführen. Am Grabe stellten sie einen großen Strauß weißer Blumen hin – weiß ist ihre Trauerfarbe. Dann entzündeten sie mitgebrachte Räucherstäbchen, begannen Worte ihres Ritus zu sprechen und sich mit den brennenden, duftenden Räucherstäbchen in beiden Händen immer wieder tief, bis fast zum Boden, vor dem Grab zu verneigen. Ich muß gestehen, daß ich sehr bewegt war. Ein ganz anderes, fernes Land, eine ganz andere fremde Religion, erwies hier einem Menschen ein Gedenken, der ein Stück neuer Erkenntnis der Welt erschlossen hat. Diese Welt ist durch unsere Technik klein geworden, wir sind alle Nachbarn. Und das verpflichtet uns immer dringender zur Mitmenschlichkeit und Mitgeschöpflichkeit auf unserer Mutter Erde. Denn nur damit können wir überleben. Hermann Staudinger ist sein ganzes Leben lang und in ganz verschiedener Weise dafür eingetreten. Und ich glaube, daß dies als sein Vermächtnis betrachtet werden kann.“ (Magda Staudinger 1987, 27-28) Copyright: Guido Deußing / Dr. Markus Weber Redaktionsbüro Guido Deußing Presse Text Kommunikation Uhlandstraße 16 41464 Neuss E-Mail guido.deussing@pressetextkom.de

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  • Beim Namen genommen

    Das Andenken Hermann Staudingers halten nicht zuletzt Begriffe lebendig, für die sein Name Pate gestanden hat. Sie bereichern vor allem den Fachwortschatz, aber auch im Alltag lässt sich auf sie stoßen, denn nach Staudinger sind u. a. Schulen und Straßen benannt. Hier eine kleine Übersicht: ● Staudinger-Reaktion ● Staudinger-Synthese ● Staudinger-Index : Beziehung zwischen Viskosität und Molekülmasse gelöster Polymere ● Hermann-Staudinger-Preis : gestiftet von der BASF AG bei der Gesellschaft Deutscher Chemiker (GDCh), erstmals verliehen 1971 ● Straßen, die nach Hermann Staudinger benannt sind, existieren – mal mit, mal ohne den Vornamen – in Baden-Württemberg (Emmendingen, Freiburg, Karlsruhe, Münsingen, Waldshut-Tiengen), Bayern (Aschheim, Helmbrechts, München, Rehau, Trostberg, Viechtach), Hamburg, Hessen (Bürstadt, Darmstadt, Rodgau, Viernheim), Niedersachsen (Braunschweig, Lage/Lippe), Nordrhein-Westfalen (Gütersloh, Velen) und Schleswig-Holstein (Norderstedt). ● Schulen: Staudinger-Grundschule und Karmeliter/Staudinger-Realschule plus (ehemals Staudinger-Hauptschule) in Worms, wo Hermann Staudinger am 23. März 1881 geboren wurde; Hermann-Staudinger-Realschule in Konz/Rheinland-Pfalz; Staudinger-Gesamtschule in Freiburg im Breisgau; Hermann-Staudinger-Gymnasium in Erlenbach/Bayern; Hermann-Staudinger-Graduiertenschule der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau ● Staudinger-Kaktus : großblütige Echinopsis x Trichocereus Multihybride Hermann Staudinger, Kreuzung BS.1491/2006 (Züchter: Ingo Bartels, Burgdorf) ● Hermann-Staudinger-Haus in Freiburg im Breisgau: Es wurde 1962 errichtet und beherbergt das Freiburger Universitätsinstitut für Makromolekulare Chemie. Am 19. April 1999 brachten die Amerikanische Chemische Gesellschaft (American Chemcial Society) und die Gesellschaft Deutscher Chemiker hier eine Tafel zu Ehren Hermann Staudingers an. Auf ihr steht geschrieben: „INTERNATIONALER HISTORISCHER MEILENSTEIN DER CHEMIE – URSPRUNG DER POLYMERWISSENSCHAFTEN. Albert-Ludwigs-Universität Freiburg, Baden-Württemberg, 1926-1956: Dieses Gebäude ist nach Hermann Staudinger benannt, der in Freiburg von 1926 bis 1956 seine bahnbrechendem Forschungsarbeiten über Makromoleküle durchführte. Seine Theorien über die polymere Struktur von Fasern und Kunststoffen sowie seine späteren Untersuchungen von biologischen Makromolekülen bildeten die Grundlage für unzählige moderne Entwicklungen in den Material- und Biowissenschaften und für das rasante Wachstum der Kunststoffindustrie. Für seine Arbeit auf dem Gebiet der Polymere erhielt Staudinger 1953 den Nobelpreis für Chemie.“

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  • Literaturverzeichnis: Das Leben des Hermann Staudingers (Teil 4)

    Literaturverzeichnis Primärliteratur Hermann Staudinger (1938): Über die makromolekulare Chemie. [Vortrag bei der Jahresversammlung der Freiburger Wissenschaftlichen Gesellschaft am 10. Dezember 1938.] Freiburg i. Br.: Hans Ferdinand Schulz 1954 (= Freiburger Universitätsreden, N. F., 16), 2., verb. Aufl., 32 S. Hermann Staudinger (1961): Arbeitserinnerungen. Heidelberg: Dr. Alfred Hüthig 1961, 335 S. Magda Staudinger (1987): Hermann Staudinger – der Mensch und der Forscher. In: Ernst Jostkleigrewe (Hg.): Makromolekulare Chemie. Das Werk Hermann Staudingers in seiner heutigen Bedeutung. München und Zürich: Schnell & Steiner 1987 (= Schriftenreihe der Katholischen Akademie der Erzdiözese Freiburg), S. 9-29 Sekundärliteratur Ute Deichmann (2001): Flüchten, Mitmachen, Vergessen. Chemiker und Biochemiker in der NS-Zeit. Weinheim: Wiley-VCH 2001, 596 S. Walter Hahn (1953): Professor H. Staudinger. Nobelpreisträger für Chemie 1953. In: Lindauer Zeitung [Lindau], 12. November 1953 Heinrich Hopff (1969): Hermann Staudinger 1881-1965. In: Chemische Berichte 102 (1969), H. 5, S. XLI-XLVIII Lothar Jaenicke (2003): Hermann Staudinger (1881-1965, Nobelpreis für Chemie: 1953) – Makromoleküle oder Polymere? Ein Professorenleben im Oesterstedschen Gesetz des Umfelds. Jubiläumsfeiern – selbstbestimmter Anlass kultureller Frömmigkeit. In: BIOspektrum 9 (2003), H. 5, S. 601-604, Internet: www.biospektrum.de/blatt/d_bs_pdf&id=933995 Ernst Jostkleigrewe (1987): Einführung. In: E. J. (Hg.): Makromolekulare Chemie. Das Werk Hermann Staudingers in seiner heutigen Bedeutung. München und Zürich: Schnell & Steiner 1987 (= Schriftenreihe der Katholischen Akademie der Erzdiözese Freiburg), S. 6-8 Klaar (1953): „Moleküle wie Wolkenkratzer“. Warum Professor Staudinger den Nobelpreis für Chemie erhielt. In: Der Fortschritt [Düsseldorf], 20. November 1953 Claudia Krüll (1978a): Hermann Staudinger. Aufbruch ins Zeitalter der Makromoleküle. In: Kultur & Technik 2 (1978), H. 3, S. 44-49 Claudia Krüll (1978b): Hermann Staudinger. Das Zeitalter der Kunststoffe. In: Kurt Fassmann et alii (Hgg.): Die Großen der Weltgeschichte. Bd. XI: Einstein bis King. Zürich: Kindler 1978, S. 222-241 Walter Kunze (1953): Der Vater von Kunstseide, Buna und Nylon wurde Nobelpreisträger aus Trotz. Dr. Hermann Staudinger war sein Schlaf mehr wert, als Glückwunschtelegramme. In: Wochenend [Nürnberg], 21. November 1953 H[ermann] Mark (1966): Zur Entwicklung der Chemie der Makromoleküle. Hermann Staudinger zum Gedenken. In: Die Naturwissenschaften 53 (1966), H. 4, S. 93-95 K. E. Rothschuh (1963): Theorie des Organismus. Bios – Psyche – Pathos. München und Berlin: Urban & Schwarzenberg 1963, 2., erg. Aufl., 407 S. Walter Theimer (1953): Ihm verdanken wir das Nylon. In: Die Welt [Hamburg], 8. November 1953

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  • Petri heil: Müll fischen für Meere ohne Plastik

    Von Guido Deußing Kunststoff ist ein Wertstoff, der leider allzu oft wie Abfall behandelt wird. Statt in den Wiederverwertungsprozess gelangen Jahr für Jahr neben einer Vielzahl anderer Materialien auch Millionen Tonnen Plastik in die Ozeane. Um der „Müllflut“ Einhalt zu gebieten, werden europaweit Abfälle aus Nord- und Ostsee gefischt und fachgerecht entsorgt. Seit Kurzem macht dieses „Fishing for Litter“ auch bei uns Schule – dank Initiative des Naturschutzbunds Deutschland (NABU), der dafür im Rahmen eines bundesweiten Innovationswettbewerbs ausgezeichnet wurde. Am Ostseestrand: Andrea Hentschel beim NABU-Müllmonitoring auf Fehrmarn. (Quelle: NABU) Kunststoffe sind in nahezu sämtlichen Lebensbereichen unverzichtbar und daher allgegenwärtig (siehe dazu auch das Thema des Monats Juli: "Kunststoff bewegt die Welt". Plastik, das ausgedient hat, ist deshalb nicht einfach Müll, sondern eine Wertstoffreserve, aus der Recyclingprodukte entstehen oder Energie gewonnen wird. Deutschland nimmt diesbezüglich international die Vorreiterrolle ein. Leider werden weltweit nach wie vor große Mengen Altplastik verbotenerweise in die Umwelt „entsorgt“ und gelangen massenhaft dorthin, wo sie nicht hingehören, insbesondere ins Meer. Das Gros dieser Abfälle stammt durch Zuflüsse von Land, hinzu kommt der Eintrag durch den Schiffsverkehr. Sage und schreibe 6,4 Millionen Tonnen Plastik gelangen so jedes Jahr in die Ozeane, schätzt der Naturschutzbund Deutschland (NABU). Die meisten Berichte zur Müllproblematik im Meer betreffen den Pazifischen, den Indischen und den Atlantischen Ozean. Im Pazifik etwa treibt zwischen Kalifornien und Hawaii ein Müllteppich so groß wie Zentraleuropa, der selbst aus dem Weltall noch gut zu erkennen ist, wie Satellitenaufnahmen belegen. Meeresströmungen erzeugen hier eine Art riesigen Müllstrudel. Ein Oberflächenphänomen in doppelter Hinsicht: Plastik, das oben schwimmt, ist nur die Spitze des Eisberges, macht lediglich 15 Prozent des in den Meeren befindlichen Quantums aus. 70 Prozent des Plastikmülls sinken auf den Meeresboden, die restlichen 15 Prozent werden an die Küsten gespült – und gesellen sich zu den Abfällen, die Touristen vielerorts am Strand hinterlassen haben. Auf der japanischen Insel Tsushima sammeln Freiwillige einmal im Jahr den angeschwemmten Müll ein. Bei diesen sogenannten Clean-up-Events türmt sich ein Müllberg auf, der hernach 120 Lastwagen füllt. Und Japan hat über 6000 Inseln … Reiche Beute: Auch auf Rügen wird verschiedenartiger Müll an den Strand gespült. (Quelle: NABU) Nippon ist weit weg, könnte man meinen, doch die Belastung der Meere ist ein globales Problem – auch unsere heimischen Meere, Nord- und Ostsee, bleiben von Müll nicht verschont. Schätzungsweise 20.000 Tonnen gelangen Jahr für Jahr in die Nordsee. Auf dem Grund des strapazierten kleinen Randmeeres liegen nach NABU-Angaben bis zu 600.000 Kubikmeter. Hauptverursacher sind laut Umweltbundesamt die kommerzielle Schifffahrt und die Fischerei. Beobachtungen aus Flugzeugen in der südlichen Nordsee zeigen eindeutig, dass die Mülldichte dort am höchsten ist, wo die Seeschiffe ihre Hauptrouten fahren. An den Stränden der Region sieht es kaum besser aus: Im Nordostatlantik finden sich pro 100 Meter Küstenlinie durchschnittlich 712 Müllteile, ergab das Pilotprojekt „Marine Beach Litter Monitoring“ (2001-2006) im Gefolge des Übereinkommens Schutz der Meeresumwelt des Nordostatlantiks (OSPAR). Untersucht wurde seinerzeit auch die Zusammensetzung des Mülls entlang der Wattenmeerküste Deutschlands und der Niederlande: Plastik und Styropor machten rund 75 Prozent des angespülten Abfalls aus, die übrigen 25 Prozent verteilten sich auf Holz, Papier, Pappe und Glas. Für die Belastung der Ostsee fehlten vergleichbare Untersuchungen, doch zweifeln Experten nicht, dass die Verhältnisse sich hier ähnlich darstellen wie in der Nordsee. Das Helsinki-Übereinkommen zum Schutz der Ostsee (HELCOM) versuchte 2007 ((im Rahmen des „ Marine Litter Project “)) das Müllproblem zu quantifizieren. Stichproben ergaben hier 700 bis 1200 Plastikteile pro 100 Meter Küstenlinie. Vermutet wird, dass in die Ostsee mehr Abfälle von Land eingebracht werden als in die Nordsee, vor allem durch Freizeitaktivitäten und Tourismus. Doch auch Schifffahrt und Fischerei tragen zur Vermüllung des Binnenmeers bei, obwohl es wegen des fehlenden Wasseraustauschs besonders schutzbedürftig ist. Aus eben diesem Grund untersagt es das Seerecht hier schon seit 30 Jahren Müll auf See zu verklappen. Viel Arbeit: Am Strand trifft man "Alte Bekannte". Was der Mensch in die Umwelt wirft, kommt eines Tages zu ihm zurück. (Quelle: NABU) Entlang der großen Schifffahrtslinien bietet sich trotzdem ein erschreckendes Bild. Rund um die Insel Fehmarn beispielsweise, mit dem Fehmarnbelt als einer der meistbefahrenen Wasserstraßen der Welt, sind auf den Seekarten der Fischer rund eintausend Unterwasserhindernisse, unter ihnen Schiff- und Autowracks, verzeichnet. Auch Funde von Fässern mit Farb-, Lack- oder Ölresten zeugen davon, dass nach wie vor zu viel über Bord geht, was im Meer nichts zu suchen hat. „Kontrollen und Strafen scheinen nicht ausreichend zu sein“, meint Dr. Kim Cornelius Detloff, NABU-Referent für Meeresschutz. Vieles von dem, was im Meer landet, ist dafür zu schade und, schlimmer noch, zum Schaden der Fischerei und der Meeresfauna: Die Schleppnetze der Ostseefischer sind 20 Meter breit. Ein weit geöffneter Schlund, der viele Kilometer über den Meeresboden gezogen wird und manch unerwünschten Beifang aufnimmt. Aus der Tiefe des Meeres gelangen so neben dem begehrten Dorsch z. B. Reifen, Gummistiefel, Einwegoveralls, Plastikeimer und halbverrottete Plastiktüten nach oben; außer Kunststoffen machen Metalle das Gros des Müllbeifangs aus. Die ordnungsgemäße Entsorgung an Land haben nun die Fischer am Hals. Buchstäblich eine Drecksarbeit, aber noch viel frustrierender ist, wenn Behälter z. B. mit Farbresten den ganzen Fang verdorben haben. Ins Geld gehen kann die Begegnung mit maritimem Müll auch, wenn das Netz sich beim Schleppen über Grund an sperrigen Müllhindernissen verhakt und reißt. Wird es irreparabel zerstört, muss ein neues her. Das aber kostet um die 4000 Euro, eine Summe, die dem Wert von 1500 Kilo Dorsch entspricht. Das als Kleinbetrieb wieder „reinzufischen“, braucht seine Zeit. Auch von Treibmüll geht Gefahr aus, denn er kann Schäden z. B. an Bootspropellern oder Filteranlagen anrichten. Fehmarner Fischern widerfuhr bereits, dass sich in ihrer Schiffsschraube die verloren gegangene Abdeckplane einer Segeljacht verwickelte – und einen Motorschaden bewirkte! Last but not least ist der ganze Müll auch den Kommunen an den Küsten ein Dorn im Auge, denn sie müssen jährlich Millionenbeträge für die Reinigung von Häfen und Stränden aufbringen. Das Müllproblem ins Bewusstsein rücken und Abhilfe schaffen soll das vom NABU im Sommer 2010 gestartete Projekt „Meere ohne Plastik“, ein Beitrag zur nationalen Umsetzung der 2008 verabschiedeten Meeresstrategie-Rahmenrichtlinie der Europäischen Union. Zu den Unterstützern des Projekts zählen das Bundesumweltministerium und das Umweltbundesamt. Fördermittel flossen u. a. aus dem Verkauf der „Briefmarke mit dem Plus“ (25 Cent Zuschlag für den Meeresschutz). Sammeln für den guten Zweck: NABU-Meeresschutzexperte Kim Detloff kennzeichnet einen Sammelcontainer für "Strandfunde". (Quelle: NABU) Im Zentrum der NABU-Aktivitäten steht das Bergen von Müll im Rahmen des internationalen Projekts „Fishing for Litter“ („Müllfischen“), das 2003 in der Nordsee begann. Pioniere sind hier Fischer aus Schottland und den Niederlanden, mittlerweile beteiligen sich europaweit rund 100 Seehäfen. In Deutschland bezieht „Fishing for Litter“ erstmals die Ostsee mit ein. Seit Mai 2011 beteiligen sich Fischer aus Burgstaaken auf Fehmarn und aus Heiligenhafen, im April dieses Jahres kam mit Sassnitz auf Rügen der dritte Ostseehafen hinzu. Seit August 2012 ist mit Norddeich nun auch ein deutscher Nordseehafen mit „im Boot“. Vergütet bekommen die Fischer das Müllfischen nicht, ihr Benefit liegt woanders: Mussten sie Abfälle, die als künstlicher Beifang die Netze füllten, bislang über den eigenen Hausmüll loswerden, können sie ihn nun gleich im Hafen fachgerecht in Containern entsorgen, die der NABU und das Duale System Deutschland als überregionaler Projektpartner kostenlos bereitgestellt haben. Die Container werden regelmäßig geleert bzw. ausgetauscht. Der Müll aus dem Meer wird dann in einer Sortieranlage in Hörstel/Nordrhein-Westfalen von Experten des Dualen Systems Deutschland untersucht, um Genaueres über seine Zusammensetzung in Erfahrung zu bringen. Die erste Analyse ergab: Metalle dominierten die Gewichtsverteilung, doch auch Kunststoffe, Textilien, Holz und Glas fanden sich in nahezu sämtlichen Sammelsäcken. Das sei lediglich eine Stichprobe gewesen, das Ergebnis also nicht als repräsentativ anzusehen, sagt Meeresbiologe Detloff. Die Untersuchungen werden folglich beibehalten. Darüber hinaus soll eine Studie Auskunft darüber geben, ob die Kunststoffabfälle sich recyceln lassen oder aufgrund des Qualitätsverlusts im Meerwasser lediglich energetisch verwertbar sind. Schottische Fischer haben bis heute an die 500 Tonnen Müll aus der Nordsee gefischt In zwei deutschen Ostseehäfen sind während des ersten Jahrs „Fishing for Litter“ rund 700 Kilogramm Abfälle zusammengekommen, nicht mehr und nicht weniger. Das Müllfischen allein reicht selbstverständlich nicht aus, der Verschmutzung der Meere Herr zu werden, aber das behauptet auch niemand. Die 700 Kilo sind trotzdem kein Tropfen auf den heißen Stein, denn sie setzen Zeichen für einen Bewusstseinswandel, ohne den das Fernziel "Meere ohne Müll“ unweigerlich Utopie bliebe. Die beteiligten Fischer sind bereits „Überzeugungstäter“, schippern der Müllflut aber vorerst hinterher. Fest steht: Abfälle dürfen gar nicht erst in die Ozeane gelangen – und könnten es auch gar nicht, wenn sie ordnungsgemäß entsorgt bzw. dem Recycling zugeführt würden, mahnt das Duale System Deutschland. „Fishing for Litter“ weist prinzipiell in die richtige Richtung – nicht von ungefähr wurde der NABU 2011 für dieses Projekt im Rahmen des bundesweiten Innovationswettbewerbs „ Deutschland – Land der Ideen “ ausgezeichnet. „Künftig wollen wir noch weitere Fischer, Kommunen und Unternehmen für das Projekt gewinnen. Nur so können wir einen wirklichen Beitrag für eine saubere Zukunft unserer Meere leisten“, sagt Kim Detloff. Und NABU-Präsident Olaf Tschimpke legt nach: „Ziel ist eine flächendeckende Abfallentsorgung in deutschen Fischereihäfen.“ Nicht zuletzt aber geht es darum, einen zentralen Gedanken in das kollektive Bewusstsein zu pflanzen: Kunststoffe sind hochtechnologische Werk- und Wertstoffe, zu wichtig und zu kostbar, um sie einfach in die Umwelt zu entsorgen. Nicht kompatibel: Plastik gehört nicht ins Meer.

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  • Nur sicheres Spielzeug unter den Baum

    Von Guido Deußing Weihnachten ist die Zeit des Jahres, auf die sich Händler und Kinder gleichermaßen ganz besonders freuen: Die einen über einen steigenden Warenabsatz, die anderen über üppige Geschenke. Beides ist eng miteinander verknüpft. Nicht jedes Spielzeug aber erweist sich als kaufwürdig, weil es unsicher ist und ungeeignet für Kinderhände. Daher heißt es beim Einkauf: Holzauge sei wachsam, gleichgültig, aus welchem natürlichen oder synthetischen Material es hergestellt wurde. Getreu dem Motto, Vertrauen ist gut, Kontrolle ist besser, kommt es darauf an, stets mit Bedacht in die Auslage zu greifen. Das aktuelle „Thema des Monats“ wirft einen Blick darauf, worauf Sie beim Einkauf von Spielzeug unbedingt achten sollten. Heißa, bald ist Weihnachten. Die Zeit der großen Überraschungen beginnt für Groß und Klein am 1. Dezember. Mit dem Öffnen des ersten Törchens purzeln täglich mehr oder weniger kleine Überraschungen in die Hände derer, die sich Heiligabend mit Hilfe eines Adventskalenders herbeizählen. Was sich hinter den Zahlen 1 bis 24 verbirgt, sind Lustige Spielsache oder auch Süßigkeiten – manchmal auch beides –, namentlich vor allem Schokolade, die, so bringt es eine aktuelle Studie auf den Punkt, nicht nur Gaumenfreude hervorruft, sondern auch ein beträchtliches Gesundheitsrisiko darstellen kann. Grund sind Verunreinigungen mit schädlichen Verbindungen, die aus der Verpackung (recyceltes Papier!) herrühren. Am 24. Dezember folgt dann die Bescherung unterm Tannenbaum Das Kinder, unabhängig von Religion, Rasse oder Herkunft, Spielzeug brauchen, steht außer Frage. Aus gutem Grund, fördern doch geeignete Spielsachen die motorischen und geistigen Fähigkeiten und damit eine gesunde Entwicklung des Kindes. Wohl und Unversehrtheit der Kleinen im Blick, versteht es sich allerdings von selbst, dass Spielzeug sicher sein muss; von Spielsachen dürfen keine Gefahren oder Gesundheitsbelastungen für das Kind ausgehen. Um diesen Sachverhalt sicherzustellen, hat der Gesetzgeber bereits vor Jahren auf europäischer Ebene einen gesetzlichen Rahmen geschaffen. Seit Sommer 2012 regelt die neue EU-Spielzeugrichtlinie 2009/48/EG das hohe Schutzniveau von Spielzeug. Die Sicherheitsanforderungen für Spielzeug und die Mindestanforderungen für die Marktüberwachung gelten europaweit. Der erste Teil der neuen EU-Richtlinie, gültig seit 20. Juli 2011, gilt den technisch-konstruktiven Sicherheitsaspekten, sprich solchen, welche die mechanischen, elektrischen und Brandschutzeigenschaften von Spielsachen im Fokus haben. Die neue Regelung zum chemischen Teil der EU-Spielzeugrichtlinie, also dem Teil, der unter anderem die Belastung mit Schwermetallen oder Weichmachern oder schädlichen Chemikalien in das Zentrum der Aufmerksamkeit rückt, greift jedoch erst ab dem 20. Juli 2013. Lange Zeit beschrieb die EG-Spielzeugrichtlinie 88/378/EWG die grundlegenden Anforderungen an alle Arten von Spielsachen, die erfüllt sein mussten, wollte man sie in der Europäischen Union in den Verkehr bringen. Damals wie heute gilt allerdings: Die Genehmigung zum Aufenthalt in europäischen Kinderzimmern erhalten Spielsachen ersten dann, wenn zertifizierte Laboratorien ihre Unbedenklichkeit festgestellt und diesen Umstand mit den CE-Zeichen für geprüfte Sicherheit ausgewiesen und dokumentiert haben; ohne CE-Zeichen darf Spielzeug nicht auf den Markt gebracht werden. Werfen wir einen Blick auf die Details. Worauf es bei Spielzeug ankommt Um dem Verbraucher bei der Wahl des geeigneten, sicheren Spielzeugs behilflich zu sein, hat das Bundesministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz (BMELV) einen „Guide“ entwickelt, der auf Maßnahmen vor dem Kauf hinweist und Hilfestellung bietet, worauf nach dem Einkauf zu achten ist. Das Gebot des Verbraucherschutzministeriums vor dem Kauf lautet unmissverständlich: „Informieren Sie sich, fragen Sie kritisch nach und prüfen Sie selbst!“ Das BMELV empfiehlt, sich schlau zu machen: Lesen Sie Testberichte: Die Stiftung Warentest etwa untersucht Kinderspielzeug auf Sicherheitsmängel und Schadstoffe. Achten Sie auf Siegel und Prüfzeichen: Zum Beispiel das GS-Zeichen für "Geprüfte Sicherheit". Das VDE-Zeichen kennzeichnet geprüfte elektronische Spielwaren. Wie bereits eingangs erwähnt: Spielzeug darf nicht ohne CE-Kennzeichnung auf den Markt gebracht werden. Nehmen Sie Altersangaben und sicherheitsrelevante Hinweise auf den Spielsachen ernst. Überlegen Sie, ob das Spielzeug tatsächlich für Ihr Kind geeignet ist. Wenn nicht: Sie finden garantiert etwas Passenderes. Riechen Sie am Spielzeug: Ist der Geruch bereits unangenehm – bloß nicht kaufen! „Stinker“ haben im Kinderzimmer nichts verloren. Für eine ausgeprägte Persönlichkeit mögen sie ein Qualitätsmerkmal sein, für Spielzeug aber gilt uneingeschränkt: Sollte es Ecken und Kanten geben, an denen sich ein Kind verletzten kann, lassen Sie das Spielzeug da, wo es ist: als Ladenhüter im Verkaufsregal. Gleiches gilt, wenn es nicht hinreichend robust ist, die Farbe abblättert oder wenn sie abfärbt. Last, but not least: Achten Sie buchstäblich auf das Detail. Wenn sich auch nur kleinste Teile ablösen und verschluckt werden können, sollte Spielzeug der Zutritt zum Kinderzimmer verwehrt bleiben. Wobei, das nur am Rande angemerkt, das Alter des Kindes einen entscheidenden Faktor für den Kauf darstellt. Spielzeug gekauft und dann? Guter Rat ist gar nicht teuer: Der gesunde Menschenverstand kann bereits sehr hilfreich sein, wenn er zum Zuge kommt. Grundsätzlich gilt: Wer hin und wieder das Spielzeug seiner Kinder einer kritischen optischen und mechanischen Prüfung unterzieht, sprich: es in die Hand und in Augenschein nimmt, kann vorbeugen und Schlimmeres frühzeitig verhindern, indem defektes Spielzeug kurzerhand entsorgt wird. Was aber, wenn das Spielzeug neu ist, gerade erst gekauft? Sollte eine Gebrauchsanweisung vorliegen – lesen Sie sie. Das gilt auch und vor allem für Bauanleitungen. Bei waschbaren Teilen sollten die Waschhinweise befolgt werden. Kein Flugzeug startet ohne einen hinreichenden Check-up: Durch intensiven Gebrauch können sich Teile am Spielzeug lockern, Farben abblättern oder Schäden entstehen. Was nichts mehr ist, sollte entsorgt werden. Hier kann ein kritischer Blick zu rechten Zeit Schaden verhindern. Noch Fragen? Mehr Information zur Sicherheit von Spielzeug finden Sie im Internet unter: Bundesministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz Verbraucherzentrale Stiftung Warentest Bundesarbeitsgemeinschaft - Mehr Sicherheit für Kinder e.V. Bundesinstitut für Risikobewertung Damit wünschen Ihnen die Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter der Kunststoffmesse eine glückliche Hand bei der Auswahl Ihrer Weihnachtsgeschenke, geruhsame Festtage sowie einen gelungenen Jahreswechsel. Quelle Neue EU-Spielzeugrichtlinie im Wortlaut

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  • Lebens- und Arzneimittelverpackungen auf dem Prüfstand

    Von Guido Deußing Lebens- und Arzneimittelverpackungen auf dem Prüfstand Zum Schutz der Verbraucher muss sichergestellt sein, dass keine schädlichen Verbindungen aus Verpackungsmaterialien in Lebens- oder Arzneimittel, die häufig aus Kunststoff beziehungsweise Polymermaterialien hergestellt werden, migrieren, sprich: eindringen können. Routinemäßige Migrationsstudien genügen im Bereich der Lebensmittelverpackung nicht, um die gebotenen Sicherheitsstandards einzuhalten. Auch die Barriere-Eigenschaft der Primärverpackungen ist experimentell zu überprüfen und sicherzustellen. An Arzneimittelverpackungen müssen sogenannte Extractables & Leachables-Studien durchgeführt werden. Das geht nicht einfach so von Hand, sondern erfordert einen großen instrumentellen chemisch analytischen Aufwand. k-online wirf einmal einen Blick auf die technischen Details und beleuchtet das Prozedere des praktischen Verbraucher- und Konsumentenschutzes. Bei allen Vorzügen, die moderne Kunststoffverpackungen und polymere Verpackungsmaterialien im Hinblick auf Hygiene, Schutz, Sicherheit und Deklaration aufweisen oder durch Modifikation und Aufdruck erhalten: Ihre Verwendung ist nicht ohne Risiko. Die zur Herstellung eingesetzten Lösemittel, Additive und Farbpigmente sowie gegebenenfalls enthaltene chemische oder mikrobiologische Verunreinigungen können nämlich das verpackte Gut kontaminieren. Um Verbraucher beziehungsweise Patienten vor der Aufnahme schädlicher Migrationsrückstände zu bewahren, sind Lebens- und Arzneimittelverpackungen dezidiert auf potenzielle Risiken hin zu untersuchen. Mit dieser Aufgabe beschäftigten sich Schweizer Wissenschaftler von der in Basel ansässigen Ciba Expert Services. Migrationsstudien sollen zeigen, ob die in oder auf der Verpackung enthaltenen Chemikalien wie Plastikadditive, Pigmente, Drucklösemittel oder Bindersysteme an Ort und Stelle bleiben oder ob sie in das Lebensmittel übergehen. Lebensmittelverpackungen im Blick Migrationsstudien sollen zeigen, ob die in oder auf der Verpackung enthaltenen Chemikalien wie Plastikadditive, Pigmente, Drucklösemittel oder Bindersysteme an Ort und Stelle bleiben oder ob sie in das Lebensmittel übergehen. Durchgeführt werden die Studien in der Regel mit drei Simulanzien unter Standardbedingungen (z. B. 10 Tage bei 40 °C). Namentlich zum Einsatz kommen: wässrige Essigsäure, eine wässrige alkoholische Lösung und Speiseöl. Analysiert wird die Zielverbindung im Simulanz während beziehungsweise nach der Einwirk- beziehungsweise Inkubationszeit. Die Ergebnisse dienen dazu, spezifische Migrationsgrenzwerte (specific migration levels, SML) für die Zielsubstanz zu definieren. Mittels der SML werden die Zielverbindungen für den getesteten Kunststoff beziehungsweise das jeweilige Applikationsszenario allgemein zugelassen. Zugelassene beziehungsweise akzeptable Limits für SLM sind in den Behördenrichtlinien (Richtlinien für Migrationsstudien an Lebensmittelverpackungen) definiert. Arzneimittel können durch die Verpackung belastet sein. E&L-Studien sollen helfen, dies zu verhindern. Arzneimittelverpackungen im Fokus Im Rahmen so genannter „Extractables & Leachables“-Studien (E&L-Studien) soll gezeigt werden, erklärt Dr. Armin Hauk von Ciba Expert Services in Basel, ob eine Pharmaverpackung sicher ist beziehungsweise ob das enthaltene Arzneimittel mit migrierenden Chemikalien belastet wird. Die erforderlichen Tests werden in zwei Stufen durchgeführt: 1. „Extractables“-Studie: Ein „Worst case“-Szenario wird simuliert, wobei die Verpackung unbeschädigt mit Lösemitteln unterschiedlicher Polarität und bei erhöhter Temperatur extrahiert wird. Die resultierenden Extrakte werden umfangreich analytisch charakterisiert, um einen möglichst vollständigen Überblick über alle potenziellen Verbindungen zu erhalten, die das Pharmazeutikum kontaminieren könnten. 2. „Leachables“-Studie: Nach toxikologischer Auswertung der „Extractables“-Studie werden als kritisch eingestufte Substanzen im echten Pharmazeutikum (meist aus Stabilitätsprüfung) mit anerkannten, sprich: validierten Methoden analysiert. Am Rande bemerkt Dr. Hauk: "Es existieren keine weltweit gültigen Grenzwerte für 'extrahierbare' Substanzen; jede E&L-Studie besitzt individuelle Züge und hat zum Ziel, potenziell risikobehaftete Verbindungen im jeweils vorliegenden Fall zu identifizieren und genau zu untersuchen." Die ganze analytische Klaviatur spielen Die Durchführung von Migrationstests und E&L-Studien erfolgt zum Teil auf Grundlage gültiger Normen und Regelwerke. Sie gleichen einem analytischen Potpourri unter Einsatz einer Vielzahl unterschiedlichster Verfahren und Methoden, die sich letztlich auch einsetzen lassen, um Verpackungssysteme, gleich welcher Art, zu optimieren. Die analytische Ouvertüre kommt laut Dr. Armkin Hauk der Thermodesorptions-Gaschromatographiemit massenselektiver Detektion (TDS-GC/MS) zu. Sie eignet sich wie kaum ein anderes Verfahren zur effizienten und lösemittelfreien Extraktion leicht- und mittelflüchtiger Verbindungen aus Verpackungsmaterialien. Potenzielle Analyten sind Oligomere aus Polyolefinen, Antioxidanzien und deren Abbauprodukte, Plastikadditive, Lösemittel aus Druckfarben, Weichmacher, Monomere aus Bindersystemen, Verunreinigungen aus Pigmenten, Photoinitiatoren, unzählige Verbindungen und Verbindungsklassen aus recycliertem Karton wie Diisopropylnaphthalin-Isomere, Phthalate oder Kohlenwasserstoffe. Dem Screening mit der TDS-GC/MS schließen sich bei Bedarf weitere Analysen an. Verwendetes Gaschromatographie-System mit massenselektiven Detektor. Fall I: Migration aus Lebensmittelverpackungen Ein Lebensmittel wird in neun unterschiedlichen Kunststoff-Primärverpackungen, darunter Polyolefin-Folien, laminierte Mehrfoliensysteme oder metallisierte Folien, gelagert. Diese befinden sich wiederum in einer Sekundärverpackung aus recycliertem Karton. Um einen Eindruck von der Migrationskinetik im Verpackungssystem zu bekommen, wird das Lebensmittel mittels TDS-GC/MS nach unterschiedlichen Lagerungszeiten auf Markersubstanzen aus dem recyclierten Karton, im vorliegenden Fall Diisopropylnaphthalin-Isomere (DIPN), untersucht. Ziel ist es, die Primärverpackung mit den besten Barriere-Eigenschaften ausfindig zu machen. Die Vorgehensweise beschreibt Dr. Armin Hauk wie folgt – sorry, aber ohne ein bisschen Technik geht es nicht: Das Lebensmittel wird homogenisiert, in Mengen zwischen 50 und 100 mg bei Temperaturen zwischen 150 und 200 °C in einem Strom eines inerten Gases, Helium etwa, thermisch behandelt und extrahiert. Die flüchtigen Verbindungen – wenn Sie für die Analyse interessant sind, nennt sie der Fachmann Analyten – werden auf einem geeigneten Adsorbens bei -50 °C ausgefrohren und eingefangen und anschließend durch programmiertes Erhitzen in das GC-System überführt. Das Gaschromatograph besitzt einen Ofen, der sich via Computer programmiert aufheizen lässt. In dem Ofen befindet sich ein meist 30 Meter langer, haarfeiner und wie ein Gartenschlauch gewickelter Draht. Dieser Draht ist innen hohl und wird von Fachleuten Säule genannt. Und so funktioniert die Gaschromatographie: Die interessanten Verbindungen (Analyten) werden unter Einfluss von Wärme verdämpft und gelangen so auf die GC-Säule. Die Säule auf ihrer Innenwand beschichten, und mit dieser Beschichtung treten die Analyten in Wechselwirkung, während gleichzeitig ein kontinuierlicher Strom eines Inertgases durch die Säule strömt. Die Interaktion der Analyten mit dem Säulenmaterial ist von Analyt zu Analyt unterschiedlich stark, so dass die Verbindungen nach Art aufgrennt und zu unterchiedlichen Zeiten am Detektor anlagen und nach Art und Menge vermessen werden können. Zum Resultat des Bestimmung sagt Dr. Armin Hauk: Bei der Analyse sämtlicher verpackter Lebensmittel wurde festgestellt, dass sich die DIPN-Konzentration über die Zeit im Vergleich zum unverpackten Lebensmittel erhöht. Mit anderen Worten: Kein polymeres Primärverpackungsmaterial stellte eine hundertprozentige Migrationsbarriere dar. Dennoch wiesen die Primärverpackungen unterschiedliche, teils sehr gute Barriere-Eigenschaften auf. Tendenziell waren einfache Polyolefin-Systeme sehr viel schlechtere Barrieren als etwa komplexe Laminate oder metallisierte Folien. Die Signale der Aufzeichnung des massenselektiven Detektors deuten auf die Anwesenheit von Phthalaten in der Probe hin. Fall II: Migration aus laminierten Arzneimittelverpackungen Durchgeführt wurde eine „Extractables“-Studie an einer laminierten Mehrkomponentenverpackung, bestehend aus folgenden Einzelkomponenten: flexibler Beutel, Dichtungssystem, Verschluss, Kathetersystem etc. Beim Verpackungsinhalt handelte es sich um eine flüssiges, fettgängiges (lipophiles) Arzneimittel. Die Strategie lag darin, erklärt Dr. Hauk, mittels TDS-GC/MS zunächst die Einzelkomponenten zu untersuchen, anschließend das Gesamtsystem mit einem unpolaren Lösemittel zu füllen, bei erhöhter Temperatur („Worst case“-Szenario) zu lagern und den resultierenden Extrakt zu analysieren. Darin konnten letztlich mehrere Komponenten identifiziert und quantifiziert werden. Eine Komponente mit hoher Konzentration (>100 ppm) konnte jedoch nicht identifiziert werden. Der Vergleich des Extrakt-Chromatogramms mit dem der Einzelkomponenten enthüllte schließlich den Ursprung: das laminierte Polymerteil. Das Massenspektrum der unbekannten Komponente deutete auf die Verbindungsklasse „Phthalate“ hin. Es ließ sich allerdings kein kommerzielles Phthalat finden, das chromatographisch und massenspektrometrisch mit der unbekannten Verbindung übereinstimmte. Die TDS-GC/MS-Analyse der einzelnen Polymerteile und Klebstoffe zeigte schließlich, dass die Verbindung aus einer Klebstoffkomponente stammte. Laut Hersteller des Klebers handelte es sich hierbei um ein Polyesterdiol, aufgebaut aus Phthalsäure- und Dioleinheiten, was Rückschlüsse auf die postulierte Struktur lieferte (niedermolekulares Abbauprodukt des Polyesterdiols). Die Verbindung wurde bei Ciba Expert Services synthetisiert, gereinigt, strukturell charakterisiert, qualifiziert und als Referenz mittels GC/MS analysiert. Resultat: "Gleiche GC-Retentionszeit und gleiches Massenspektrum wie die unbekannte Verbindung", schildert Dr. Hauk. Eine toxikologische Bewertung der Verbindung lieferte zudem eine Spezifikation der zumutbaren Tagesdosis. Mithilfe der synthetisierten Referenz sowie durch Einsatz spezifischer und sensitiver Analytik konnte die Verbindung in der pharmazeutischen Formulierung, die im Verpackungssystem gelagert wurde, detektiert werden, allerdings unterhalb der Spezifikation. Fazit dieser Studie: Durch Anwendung der TDS-GC/MS auf Einzelkomponenten einer Pharmaverpackung konnte eine hochkonzentrierte „Extractables“-Verbindung im Extrakt der Gesamtverpackung schnell und einfach zugeordnet werden. Analytisches und chemisches Expertenwissen dienten der strukturellen Aufklärung der Verbindung. In weiteren „Leachables“-Studien muss nun gezeigt werden, dass die Verbindung auch nach längerer Lagerzeit nicht in die Stabilitätsproben der pharmazeutischen Formulierung aus der Verpackung in nennenswerter Konzentration migriert. Chromatogramme der pharmazeutischen Formulierung gelagert in bedruckter (oben) und unbedruckter polymerer Pharmaverpackung. Die detektierte Verbindung ist Benzol. Fall III: Migration aus bedruckten Arzneimittelverpackungen Im Fokus einer weiteren „Extractables“-Studie stand eine bedruckte Arzneimittelverpackung auf Polymerbasis, die ein flüssig-wässriges Pharmakon beinhaltete. Die Strategie der Studie glich jener im Fall II (laminierte Verpackung): TDS-GC/MS-Screening des bedruckten und unbedruckten Polymers, anschließend Befüllen des Gesamtsystems mit polarem Lösemittel, Lagerung bei erhöhter Temperatur („Worst case“-Szenario) und Analyse des Extrakts mit unterschiedlichen Methoden. Neben typischen „Extractables“-Verbindungen aus polymeren Systemen (Oligomere, Plastikadditive) konnten im bedruckten Polymer Bestandteile der Druckformulierung wie Lösemittelrückstände und Abbauprodukte des Photoinitiators – eines Triarylsulfonium-Salzes – gefunden werden. Dabei handelte es sich u. a. um das kanzerogene Benzol. Im Extrakt des bedruckten Polymers wurde gezielt nach Benzol gesucht, wobei die Quantifizierung im ppm-Bereich erfolgte. In einer sich anschließenden „Leachables“-Studie wurde die Analysenmethode nach den so genannten ICH-Richtlinien („International Conference on Harmonisation of Technical Requirements for Registration of Pharmaceuticals for Human Use“) validiert. In Stabilitätsproben der pharmazeutischen Formulierung (gelagert in der bedruckten Verpackung) wurde Benzol im Bereich von 1 ppb quantifiziert. Das Vorhandensein dieser kanzerogenen Substanz erfordert eine Risikoabschätzung: Während die Aufnahme einer pharmazeutischen Formulierung von etwa 1 mL (typisch für Fertigspritzen) pro Tag (entspricht 1 ng Benzol) ein vergleichsweise vernachlässigbares Risiko für Patienten darstellt, erweist sich die Aufnahme von einem Liter einer pharmazeutischen Formulierung, wie es etwa bei Infusionen erfolgt und was der Aufnahme von rund 1 μg Benzol entspricht, als unzumutbares Risiko für den Patienten. Mit anderen Worten: Mittels TDS-GC/MS ließ sich in einer polymeren Verpackung Benzol einfach identifizieren. Im Extrakt der bedruckten Verpackung wurde diese kritische Verbindung dann gezielt gesucht – und gefunden. Die Verbindung konnte so auch in der pharmazeutischen Formulierung quantifiziert werden. Was am Ende zu sagen übrig bleibt Dr. Armin Hauk: "Aus Gründen des Verbraucherschutzes muss dafür Sorge getragen werden, dass Materialien, die man für die Verpackung von Lebensmitteln und Pharmaka einsetzt, möglichst frei sind von schädlichen Verbindungen, die in das verpackte Gut migrieren können. Dies lässt sich im Bereich der Lebensmittelverpackung nicht alleine mit routinemäßigen Migrationsstudien bewerkstelligen. Vielmehr braucht es umfangreiche Studien, um die Barriere-Eigenschaften der Primärverpackungen gezielt zu verbessern. Beim Testen von Lebensmittel- und Arzneimittelverpackungen müssen unterschiedlichste analytische Methoden angewendet werden. Einen perfekten methodischen Einstieg in eine Studie zur Verpackungsanalyse liefert die TDS-GC/MS. Denn eine Chemikalie, die extrahierbar und migrationsfähig ist, lässt sich häufig auch thermodesorbieren. Besondere Kennzeichen solcher Verbindungen: niedriges Molekulargewicht, niedrige Polarität, und hoher Diffusionskoeffizient. Das TDS-Screening gibt einen erstklassigen Überblick über eine potenzielle Kontamination." Weitere Analysen können dann anschließen und die Informationstiefe vergrößern - zum Wohl von Konsumenten, Verbrauchern und Patienten. Apropos Arzneimittel, Verpackungen und Patienten Was es Neues gibt auf dem Medizinmarkt, darüber gibt in Kürze die MEDICA, das Weltforum der Medizin, ausgerichtet und veranstaltet von der Messe Düsseldorf, vom 20. bis 23. November 2013 Auskunft. Weitere Informationen über die MEDICA erhalten Sie im Internet unter www.medica.de

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  • Grüne Chemie auf dem Vormarsch

    Von Guido Deußing (EPH) sind Kunstharze, die sich zu duroplastischem Kunststoff umsetzen lassen und die in vielfältiger Weise einge-setzt werden. Ein wichtiger Baustein bei der Herstellung von EP-Harzen spielt Epichlorhydrin (EPI). Seiner Toxizität wegen zählt EPI allerdings zu den unsympathischen Chemikalien. Für die Herstellung von EP ist es unverzichtbar. Um das Gefährdungsrisiko für Mensch und Umwelt zu minimieren erscheint sinnvoll, Epichlorhydrin von Straße und Öffentlichkeit fern zu halten und dezentral, unmittelbar am Standort der Weiterverarbeitung zu produzieren. Zudem ist die Frage zu klären, ob der klassische Weg über den Einsatz erdölbasiertem Propyeln noch zeitgemäß ist, wo doch heute natürliches Glycerin, das im Zuge der Biodieselherstellung anfällt, zur Verfügung steht. Epoxidharz (EPH) ist ein zähflüssiges Polymer, das vielseitig Anwendung findet, u.a. als Bestandteil von Kleb- und Faserverbundwerkstoffen, in Farben und Beschichtungen. Unter Zugabe eines Härtungsmittels bildet EPH robuste, beständige Kunststoffe, ohne die unsere Welt nicht so wäre, wie wir sie kennen. Das Besondere am EPH, ist das Besondere darin. Zu Herstellung von EPH braucht es Epichlorhydrin (EPI). Dabei handelt es sich um eine farblose nach Chloroform riechende Flüssigkeit, deren große chemische Attraktivität im Innern der Molekülstruktur zu finden ist: Epichlorhydrin besitzt einen Epoxidring, der sich unter passenden Bedingungen und im Beisein eines geeigneten Reaktionspartners wie Bisphenol A öffnet und stabile, chlorfreie Epoxidharze bildet. Auf dem Weg in die Zukunft: Von der Erdöl- zur Glycerinchemie Epichlorhydrin wurde erstmals im Jahr 1854 im Labor künstlich hergestellt. Laut Gefahrstoffverordnung ist diese Chemikalie brennbar, ätzend, sehr giftig und gesundheitsgefährdend. Ungeachtet dieses unsympathi-schen Eigenschaftsprofils und in Ermangelung geeigneter Alternativen ist Epichlorhydrin weltweit gefragter denn je – nicht nur in der Kunststoffindustrie. Epichlorhydrin wird auch in der Papier- und Textilindustrie eingesetzt und es dient u.a. zur Herstellung von Arzneimittelwirkstoffen, Insektiziden und Tensiden. Bis vor wenigen Jahren wurde Epichlorhydrin vornehmlich aus Propylen hergestellt, einem farblosen Gas, das petrochemisch aus Erdöl durch thermische Spaltung kurzkettiger Kohlenwasserstoffverbindungen dargestellt wird. Bei dieser aufwendigen Herstellungsweise wird Propylen mit Chlor zu Allylchlorid umgesetzt, das im Verlauf der Reaktion mit hypochloriger Säure zu 1,3-Dichloropropan-2-ol und 2,3-Dichloropropan-1-ol (Dichlorhydrin) reagiert. Durch Zugabe von Natriumhydroxid (NaOH) erfolgt die Weiterreaktion zu Epichlorhydrin; zurückbleibt eine Mischung aus Wasser, Salz und organischen Rückstände, die zu entsorgen ist. Die Biodieselproduktion leistet einen wesentlichen Beitrag bei der Gewinnung nachhaltiger Chemikalien und Lösemittel. Mit dem Boom der Biodieselproduktion sank die Nachfrage nach synthetischem Glycerin; die Industrie hatte eine andere, bessere, weil nachhaltigere Quelle zur Stillung ihres Rohstoffbedarfs entdeckt – den Sprit vom Acker. Bei der Herstellung von Biodiesel fallen große Mengen Rohglycerin als Koppelprodukt an. Glycerin wird in der Pharma- und Kosmetikindustrie eingesetzt, etwa als Ingredienz von Seifen und Zahnpasta. Es dient in Getränken und Backwaren als Süßstoff, als Feuchthaltemittel in Tabak und als wichtiges Additiv bei der Herstellung von Alkydharzen und Polyetherpolyolen. Das Einsatzspektrum allerdings ist weiter. Unter anderem ließe sich aus biogenem Glycerin u.a. Isopropylidenglycerin, Glycerinformal und Glycerincarbonat herstellen. „Alle drei Glycerin-Derivate sind gemäß Literatur hervorragende, hochsiedende Lösemittel, die mit allen gängigen Lösemitteln mischbar sind, etwa mit Wasser, Alkohole, Ketone, Acetale, Ester, Ether, Aromaten, Benzin-Kohlenwasserstoffe, CKW, Terpentinöl, ätherische und andere Öle“, beschreibt es der Chemiker Dr. Michael Charwath. Wie die verfahrenstechnische Praxis beweise, lasse sich aus biogenem Glycerin ebenso Epichlorhydrin auf eine überaus effiziente und nachhaltige Weise herstellen. Die Alternative zu konventionellen und vergleichbaren Verfahren Bevor sich die Biodieselindustrie zu einer aus heutiger Sicht wichtigen Rohstoffquelle für die Herstellung von Epichlorhydrin mauserte, wurde Glycerin vornehmlich aus synthetischem, oder andere gesagt, petrochemischen Epichlorhydrin hergestellt. Der Einsatz biogenen Glycerins, abstammend aus einer nachhaltigen Landwirtschaft, erweise sich langfristig gesehen ökologisch und ökonomisch sinnvoller und nutzbringender, trage es doch, neben der Pflege der Umwelt, zu einer höheren Effizienz und Wertschöpfung des Anwenders bei, sind Experten überzeugt. Der Einsatz von Glycerin zur Herstellung von Epichlorhydrin ist nicht neu, wie das deutsche Patent 197308 der Firma Böhringer aus dem Jahr 1906 belegt. Die Leuna Werke präsentierten 1960 ihr „Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Epichlorhydrin aus Glyzerin“ (DE Patent 1,075103), das sich Firmen wie Solvay, Dow und Spolchemie offenkundig zum Vorbild nahmen, um eigene Patente anzumelden, die sich allerdings, bei genauer Betrachtung, nur geringfügig von dem der Leuna Werke unterscheiden. Nach einer Analyse des Ist-Zustandes und der Feststellung, dass die oben genannten Verfahren allesamt in puncto Energieeffizienz und Kosten-Nutzen-Verhältnis Optimierungspotenzial besitzen, machte sich auch die Firma KVT aus Österreich daran, ein eigenes Verfahren zu entwickeln. Die Gewinnung von Windenergie ist ein wichtiges Einsatzgebiet von Epoxydharzen. Im Vordergrund der Experten stand einerseits die Prämisse, nachwachsende Rohstoffe zu nutzen. Andererseits sollte es ein Verfahren sein, das gleichsam hohe ökonomische und ökologische Ziele verfolgt und erreicht. Als Ergebnis ihrer Überlegungen präsentierten sie ihr so genanntes Epiprovit-Verfahren. Werfen wir zunächst einmal einen Blick auf die allgemein-technischen Details der Epichlorhydrin-Gewinnung aus biogenem Glycerin (sorry, aber ohne ein bisschen Technik geht’s nicht): Unter Einsatz von Salzsäure (HCL) beziehungsweise HCL-Gas wird das biogene Glycerin über die Stufe des Monochlorhydrins (MCH) zu Dichlorhydrin (DCH) umgesetzt, dessen Verseifung mit Natriumhydroxid (NaOH) zu Epichlorhydrin (EPI) führt. Um den Hintergrund um den Vorgang der Verseifung etwas näher auszuleuchten: Fette lassen sich in ihre Bestandteile zurückführen, also in Glycerin und Fettsäuren. Dazu wird das Fett mit einer Lauge, Natronlauge (NaOH) zum Beispiel, erhitzt. Hierbei lösen sich die Fettsäuren vom Glycerin, werden jedoch sofort durch die Lauge neutralisiert. Es entstehen wasserlösliche Salze - die Seifen. Die Reaktion in eine chemische Formel lautet hernach wie folgt: Fettsäuren + Laugen = Seifen + Glycerin. Apropos: Wird Natronlauge verwendet, entsteht Kernseife, verwendet man Kalilauge (KOH) Schmierseife. Getrennt wird das Epichlorhydrin von Wasser, Salz und Verunreinigung schließlich unter Einsatz von Wärmeenergie im Zuge einen Gegenstromdestillation. Blick auf die verfahrenstechnischen Details Das Epiprovit-Verfahren beginnt bei der Gewinnung des HCL-Gases, das für die Chlorierung des biogenen Glycerins benötigt wird. Dieser Schritt lässt sich ohne großen technischen Aufwand durch Installation einer entsprechenden Gasversorgung einschließlich Bevorratung realisieren. Das sei der einfachste Weg. Ihn zu gehen, sind die Experten überzeugt, bedeuten allerdings langfristig erhebliche Mehrkosten. Gleichsam bliebe das enorme wirtschaftliche Potenzial, über das der Betreiber der Anlage verfüge, in Teilen ungenutzt. Sinnvoller sein eine Chlor-Alkali-Elektrolyse, die sich kosteneffizient prozessnah betreiben ließe. Schritt 1: Die HCL-Gas-Versorgung Zum Anfahren der Anlage wird in bekannter Manier HCL-Gas im sogenannten Brennrohrverfahren infolge einer exothermen Reaktion (Energie wird freigesetzt) von Chlorgas (Cl2) und Wasserstoff (H2) gebildet. Bevor es in den Prozess gespeist werden kann, muss der überschüssig eingesetzte H2 abgetrennt werden. Es lässt sich allerdings auch in Gänze in den Prozess speisen, wenn der überschüssige Wasserstoff im Nachgang thermisch behandelt und gemäß den Richtlinien der TA-Luft an die Umlu8ft abgegeben wird. Schritt 2: Die Chlorierung Unter Einwirkung von HCL-Gas wird das Glycerin chloriert und in wässriger Lösung zunächst über die Zwischenstufe Monochlorhydrin zu Dichlorhydrin umgesetzt; für die Darstellung von Epichlorhydrin braucht es ausschließlich Dichlorhydrin (DHC). Durch (Azeotrop-)Destillation zerlegt man das Gemisch aus MCH, DCH und salzsaurem Wasser in zwei Phasen: Das in wässriger Lösung vorliegende DCH wird unmittelbar nach Abtrennung der wässrigen Phase verseift. Ein resultierendes Gemisch bestehend aus MCH und DCH wiederum, das sich nicht vermeiden lässt, wird im Gegenstrom destilliert und aufgetrennt: DCH gelangt zur Verseifung und MCH wird erneut chloriert. Schritt 3: Die Verseifung Die Verseifung des DCH, also seine Umsetzung zu Epichlorhydrin, erfolgt unter Zugabe von Natriumhydrid (NaOH) beziehungsweise Natronlauge. Das resultierende Gemisch bestehend aus EPI und DCH sowie Wasser und Salz (NaCl) wird destilliert um in Gegenstrom getrennt. Während das in wässriger Lösung vorliegende Epichlorhydrin zur nächsten Rektifikationsstufe geführt und vom Wasser getrennt wird, durchläuft das mit Rückständen behaftete Salz-Wasser-Gemisch abermals einen Verseifungsschritt. Das wässrige Epichlorhydrin wird im Gegenstrom destilliert, von Wasser und organischem Rückstand befreit; die resultierende Sole wiederum wird aufgereinigt, so dass das Salz zum Beispiel erneut im Prozess (Chlor-Alkali-Elektrolyse) eingesetzt werden kann. Schritt 4: Der Kreislauf schließt sich Aus der letzten Rektifikation, die dazu dient, das Endprodukt von Wasser und Rückständen zu befreien, resultiert hochreines Epichlorhydrin. Ungeachtet anderer Behauptungen zeigt sich im Verlauf dieses Prozesses, von welcher Qualität das eingesetzte Glycerin war und, dass es durchaus von Bedeutung ist, einen erstklassigen Rohstoff einzusetzen; entsprechend gering fällt die Belastung mit Rückständen aus, die fachgerecht zu entsorgen sind. Epoxydharze bilden oftmals die Materialmatrix von Verbundwerkstoffen wie sie auch in der Luft- und Raumfahrt zum Einsatz kommen. Die Herstellung von Epichlorhydrin auf konventionelle verfahrenstechnische Weise aus Propylen ist aus Sicht der Verfechter des Einsatzes nachwachsender Rohstoffe beziehungsweise biogenem Glycerin ineffizient und alles andere als zeitgemäß. Ungeachtet dessen kann doch nicht davon ausgegangen werden, dass alle diesbezüglich am Markt verfügbaren Glycerin-basierten Verfahren die Möglichkeiten widerspiegeln, die die Verfahrenstechnik heute bieten. Der Umweltaspekt, der Einsatz regenerativer Rohstoffe, ist die eine Sache, eine andere, Energie und Betriebskosten einzusparen, gleichzeitig die Ausbeute zu erhöhen und den Gewinn zu maximieren. Die Fragen hinsichtlich Rückstandsverwertung sind mit Blick auf Effizienz und Umweltverträglich zu beantworten. Das Verfahren zur Herstellung von Epichlorhydrin aus biogenem Glycerin überzeuge in jeder Hinsicht in puncto Wirtschaftlichkeit und Nachhaltigkeit, sind die Erfinder überzeugt. Das resultierende Endprodukt sei von erstklassiger Güte, ebenso das Nebenprodukt Natriumchlorid, das hochrein zurückgewonnen und wieder betriebskostensparend im Herstellungsprozess eingesetzt werden könne. Ausblick Das Warten hat ein Ende: Das Thema des Monats im August 2013 wirft einen ersten verschärften Blick auf die K2013 im kommenden Oktober. Seien Sie gespannt…

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  • Oktober 2013: Gib Gummi! - Blick auf eine einzigartigen Werkstoff und seinen Industrie

    Von Guido Deußing Gib Gummi! Blick auf einen einzigartigen Werkstoff und seine Industrie Die deutsche Kautschukindustrie, technologisch weltweit führend, verweist zwar auf eine negative Halbjahresbilanz, zeigt sich aber auf der Kunststoffmesse K2013 innovativ und vorsichtig optimistisch, die anstehenden Herausforderungen zu meistern. Zu Recht, wie der Blick auf die Details zeigt. Die Jahre 2008 und 2011 werden bei der Präsentation aktueller Bilanzzahlen gerne als Bezugspunkt herangezogen, so auch von der Kautschukbranche. Während die Weltwirtschaft 2008 darniederlag, zeigte sie sich drei Jahre später wieder bei bester Gesundheit. Mit ihr die Kautschukindustrie, die 2011 ein „Allzeithoch“ erklommen habe, „dann aber ging es leicht bergab“, schildert Boris Engelhardt, Hauptgeschäftsführer des Wirtschaftsverbands der deutschen Kautschukindustrie (WDK), der die Interessen von rund 130 deutschen Kautschuk-Unternehmen vertritt. Der Rückgang des Gesamtumsatzes der Kautschukbranche um 2,5 Prozent auf 11,75 Milliarden Euro in 2012 und in diesem Jahr um 4,9 Prozent gegenüber 2012, komme zwar einem „Null-Wachstum“ gleich und sollte kritisch beäugt werden, meint Boris Engelhardt, es wäre jedoch übertrieben, vom Schlimmsten auszugehen: „Von einem Abflachen der Konjunktur wie in 2008 kann nicht die Rede sein, eher von einer Konsolidierung“, ist der Hauptgeschäftsführer des WDK überzeugt. (Lesen Sie weiter auf Seite 2) Themen des Monats rund um Gummi und Kautschuk Seit Beginn unserer Serie der "Themen des Monats" spielt Kautschuk eine wichtige Rolle. Einige der Beiträge legten Ihren Fokus sogar rein auf den Einsatz, seine Herstellung und Verwendung von Gummi Hier finden Sie einige repräsentative Beispiele: Im Gummifaltboot aufs Meer hinaus Trocken und "très chic" mit Gummis am Fuß Die Reifenindustrie ist der wichtigste Partner der Kautschuk-Industrie. Dem Abdriften in eine neue Rezession zuwider spricht auch der Umstand, dass sich die Mitarbeiterzahl in der Kautschukbranche entgegen dem gesamtwirtschaftlichen Trend in den letzten beiden Jahren positiv entwickelt hat: „Die Kautschuk verarbeitenden Unternehmen beschäftigten Ende 2012 in Deutschland 74.700 Mitarbeiter – 1,5 Prozent mehr als noch in 2011; Mitte 2013 lag die Zahl der Beschäftigten bei 74.950“, berichtete Ulrich Reifenhäuser, Vorsitzender des Ausstellerbeirats der Kunststoff- und Kautschukmesse K2013 anlässlich ihrer Eröffnung am vergangenen Mittwoch. Von der K2013 erhofft sich die Kunststoff- wie auch die Kautschukbranche, die mit rund 400 Unternehmen aus aller Welt auf der „Gummistraße“ der Messe Düsseldorf vertreten ist, wichtige Impulse und volle Auftragsbücher. Mit einem Gesamtumsatz von zwölf Milliarden Euro, den die insgesamt 130 deutschen Kautschuk-Unternehmen im vergangenen Jahr erwirtschaftet hätten, erweise sich die Branche zwar als klein gegenüber der großen Schwester, der hiesigen Kunststoffindustrie, deren 3.270 Unternehmen mit 363.000 Beschäftigten im gleichen Zeitraum einen Gesamtumsatz von 88 Mrd. Euro erzielten. Ungeachtet dessen stünde die Kautschukbranche alles andere als im Schatten der Kunststoffindustrie, betont Boris Engelhardt. Gummiartikel, sprich: Elastomere, Produkte aus vulkanisiertem Kautschuk, erweisen sich nämlich als Schlüsselwerkstoff. Sie seien immer dann gefragt, wenn es um den Werkstoffeinsatz in extremer, buchstäblich ätzender Umgebung geht, wenn chemische oder physikalische Beständigkeit gefragt und hohe dynamische Belastungen auszuhalten seien, wie sie etwa in Fahr- oder Flugzeugen und anderen Fortbewegungsmitteln auftreten. „Hier gibt es bislang keine Alternative zu Kautschuk und Gummi“, sagt Boris Engelhardt. (Lesen Sie weiter auf Seite 3) Apropos K wie Kautschuk... Kautschuk, Elastomere, Gummi - was wäre wir ohne diesen einzigartigen Werkstoff? In unserer Serie "Apropos K" haben wir immer wieder auch einmal einen flüchtigen oder auch intensiven Blick darauf geworfen (und werden es auch künftig immer wieder aufs Neue tun), wie dieser Werkstoff des Menschen Leben bereichert und erleichtert. Hier nur einige wenige Beispiele: Ohne Kautschuk keine Mobilität Intelligent und kraftvoll: Elastomere als Schwingungsdämpfer Ein Gummihuhn fliegt hoch hinaus Ein Motor kann noch so leistungsfähig sein: Geht auch nur eine winzig kleine Gummidichtung kaputt, kann der ganze Motor hin sein. 26 Millionen Tonnen Kautschuk wurden im vergangenen Jahr weltweit hergestellt und verbraucht. Deutschland zählt zu den führenden Herstellerländern weltweit. Wichtigster Abnehmer: die Reifenindustrie. Ein Auto enthalte zudem, gemessen am Gewicht, die gleich Menge Kautschuk etwa in Form von Schläuchen, Dichtungen oder Antivibrationstechnik, wie die Fahrzeugbereifung auf die Waage brächte, erklärt der Hauptgeschäftsführer des WDK. Der Kautschukanteil im Fahrzeug sei zwar gering bezogen auf das Gesamtgewicht, die Kautschukbauteile: mitunter Produkte im Mikromaßstab. Hier mache jedoch die Mücke den Elefanten: „Geht eine Gummidichtung kaputt, ist im Zweifel gleich der ganze Motor hin“, bringt es Boris Engelhardt auf den Punkt. Kautschukprodukte haben sich bewährt als Motordichtung und Treibstoffleitung, aber auch in der Anwendung als hitzebeständiges, schlecht wärmeleitfähiges Material für Herstellung von Rettungsmasken der Feuerwehr. Vielfach handelt es sich, gemessen an der eingesetzten Rohstoffmenge, um Nischenmärkte, auf denen Kautschuke zum Einsatz kommen. Für diese ist der Werkstoff allerdings bislang unverzichtbar. Während für technische Anwendungen vornehmlich synthetische Kautschuke Verwendung finden, die sich im Labor regelrecht komponieren und in gleichbleibender Qualität massenweise produzieren lassen, kommen im Bereich von Medizin, Gesundheit und Konsumgütern in der Regel natürliche Kautschuke (Natural Rubber, NR) zum Einsatz, die im unmittelbarem Hautkontakt verträglicher sind. Die „Natural Rubber“ (NR) dienen zur Herstellung von Kondomen, von Schnullern wie auch Handschuhen, Kathedern oder Behältnissen, in denen Blutkonserven aufbewahrt werden. Von dem in 2012 produzieren Kautschuken entstammen 11 Millionen Tonnen natürlichen Quellen, 15 Millionen Tonnen wurde auf petrochemischer Basis synthetisiert. (Lesen Sie weiter auf Seite 4) Billy Boy und Co. lassen grüßen Wer über Kautschuk, Elastomere und Gummi spricht, kommt am Thema Verhütung mit Präservativen nicht vorüber. Auch Apropos K hat sich diesen Thema gestellt: Nachhaltigkeit und Recycling vom Gummi werden in der Reifenwelt schon lange gelebt und praktiziert. Die zahlreichen unterschiedlichen, anwendungsspezifischen Anforderungen forcieren Forschungs- und Entwicklungsprozesse in der Kautschukbranche, berichtet Boris Engelhardt. In Zusammenarbeit mit dem Deutschen Kautschukinstitut in Hannover führe die Kautschukindustrie mehrere Projekte durch, etwa zur Optimierung von Mischprozessen bei der Herstellung von Kautschuk, zur mathematischen Beschreibung von Fehlerhäufigkeiten in Kautschukprodukten oder zur Entwicklung neuer Koaktivatoren, sprich: spezieller Additive, die den Herstellungsprozess positiv beeinflussen. Begriffen wie Ressourceneffizienz, Nachhaltigkeit und Recycling muss sich auch die Kautschukbranche stellen. Letztgenanntes Thema sei im Bereich Reifen schon lange ein Politikum, was sich unter anderem in der hohen Rate der Runderneuerung gebrauchter Lkw-Reifen widerspiegle oder in der seit Jahren praktizierten energetisch-stofflichen Verwertung in der Zementproduktion. Darüber hinaus arbeite etwa mit der Firma Continental ein namhafter Reifenhersteller daran, Abfälle aus der Runderneuerung unmittelbar als Zutat in der Herstellung neuer Reifen einzusetzen. Naturkautschuk wird bislang aus dem Kautschukbaum gewonnen. Ob der aber in Zukunft den erforderlichen Bedarf decken kann, ist fragwürdig. Nicht zuletzt müsse sich die Kautschukbranche auch mit der Frage auseinandersetzen, bemerkt Boris Engelhardt, wie sie den Rohstoffbedarf des Marktes angesichts schwindender Erdölressourcen auch in Zukunft zu decken gedenkt. Offenkundig herrschen Zweifel, ob die bisherige Quelle, namentlich der Kautschukbaum, der nur in tropischen Gefilden wächst, hier den Ansprüchen genügt. Was wäre der Mensch ohne Waschmaschine - und die Waschmaschine ohne Gummidichtung? Auch "Mann" kennt die Bilder der Frauen, die vornübergebeugt am Fluss Wäschestücke mühselig über Waschbretter reiben. Eine kraftraubende Arbeit, die Dank der Waschmaschine der Vergangenheit angehört. Was aber wäre diese Waschmaschine - und mag sie auch noch so modern, aus mechanischer, elektronischer und informationstechnologischer Sicht ein Hightech-Gerät sein - ohne die, salopp gesagt, Türdichtung aus Gummi, wäre alles nichts. Nur der Boden, der wäre klatsch nass, was keine Freude für Hausfrauen und Hausmänner wäre. Unser Aktuelles "Apropos K"-Thema wirf ein Schlaglicht auf diese geniale Erfindung. Waschmaschinengummis: Hundert Prozent dicht und dauerhaft elastisch Die Guayule-Pflanze hat das Potenzial, in Zukunft zu einer wichtigen Quelle für die Gewinnung von Naturkautschuk zu avancieren. Apropos: Hätten Sie es gewusst? Zu den derzeit wichtigsten Erzeugerländern von Naturkautschuk zählen heute Thailand, Indonesien und Malaysia, die schon vor geraumer Zeit den einstigen Kautschukbaronen in Nord- und Südamerika den Rang abgelaufen haben. Eine ähnliche Entmachtung könnte sich absehbar wieder ereignen: Inzwischen wurde mit der Guayule eine Pflanzen identifiziert, die Latexmilch enthält und die sich für die Herstellung von Kautschuk nutzen lässt. Aber anders als der Kautschukbaum wächst die Guayule auch in ariden, das heißt niederschlagsarmen Regionen. Absehbar könnten Nordafrika, Australien, der mittlere Osten oder auch die USA den bislang wichtigsten Erzeugerländern von Kautschuk den Rang ablaufen. Welche sozialen und politischen Konsequenzen daraus resultieren, darüber lässt sich derzeit nur spekulieren. GDeußing

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  • Nachhaltige Lösemittel im Fokus der Polymerproduktion

    Von Guido Deußing Nachhaltige Lösemittel im Fokus der Polymerproduktion Der Einsatz von Lösemitteln ist aus Sicht von Umweltschutz und Arbeitssicherheit stets kritisch zu beäugen. Gleiches gilt auch für ihre Nachhaltigkeit, insbesondere dann, wenn sich ein Lösemittel, vergleichbar einem Biokraftstoff, auf Basis nachwachsender Rohstoffe herstellen lässt. Während man beherzt darüber disputieren kann, ob es Lösemittel heißt oder Lösemittel, ist eines völlig unstrittig: Die Welt, wie wir sie kennen, wäre ohne Lösemittel undenkbar. Der Anwender im Analysen-, Lebensmittel- oder Lacklabor greift auf sie zurück, ebenso die Hersteller von Chemikalien, Kosmetika, Lebensmitteln, Kunst- und Klebstoffen sowie Apotheker, Künstler, Koch und Anstreicher. Der Begriff Lösemittel meint, vereinfacht gesagt, mehr oder minder niedrig oder hoch siedende anorganische und organischen Flüssigkeiten, die in der Lage sind, Gase, Flüssigkeiten oder Feststoffe zu lösen, zu verdünnen und fein zu verteilen, ohne sie jedoch chemisch zu verändern. Wasser ist demnach das wohl wichtigste Lösemittel überhaupt. Für eine schier unbegrenzte Anzahl von Anwendungen sind daneben Lösemittel gefragt, die sich über ihren Gehalt an Kohlen- und Wasserstoffverbindungen charakterisieren lassen und die bislang vorwiegend aus den fossilen Energieträgern Erdöl und Erdgas gewonnen werden. Laut einer Studie lag die Nachfrage nach Lösemitteln im Jahr 2005 weltweit bei 17,9 Mio. Tonnen, was gemäß den Urhebern der Studie einem monetärem Wert von 8 Mrd. Euro entspricht. Eine wichtige Grundlage zur Darstellung natürlicher Lösemittel bildet laut Expertenmeinung das Substandardglycerin (SSG), welches bei der Biodieselproduktion anfällt. Aus diesem SSG lässt sich hochreines biogenes Glycerin gewinnen, das bereits im großen Stil industriell etwa zur Herstellung von Arzneimitteln, Kosmetika, Schmierstoffen, Farben und Lacken eingesetzt wird. Biogenes Glycerin wiederum bildet die Basis für einige interessante, so gesehen natürliche Lösemittel, die über die Eigenschaften einer quasi-homologen Gruppe verfügen. Die Rede ist von: • Isopropylidenglycerin (4-Hydroxymethyl-2,2-dimethyl-1,3-dioxolan) CAS 100-79-8 • Glycerinformal (4-Hydroxymethyl-1,3-dioxolan) CAS 5464-28-8 • Glycerincarbonat (4-Hydroxymethyl-1,3-dioxolan-2-on) CAS 931-40-8 Die Homologie dieser drei Substanzen beruht auf dem zugrunde liegenden Ringsystem des 1,3-Dioxolans sowie der Hydroxymethylgruppe in vierter Position. Hierdurch sind die Verbindungen in erster Linie primäre Alkohole, gleichzeitig aber auch zyklische Ether. Entgegen einer echten chemischen homologen Reihe, die sich durch wechselnde chemische Substituenten ähnlicher Bauart – beispielsweise Alkylgruppen wachsender Größe – unterscheiden, differenzieren die Substituenten dieser Gruppe in Stellung zwei in Art und Bindung: Isopropylidenglycerin, ein zyklisches Ketal, besitzt zwei Methylgruppen; Glycerinformal präsentiert sich mit zwei Wasserstoffatomen als zyklisches Acetal, Glycerincarbonat mit seiner Sauerstoffdoppelbindung am Ring-C-Atom wiederum ist ein zyklisches Carbonat. Alle drei Stoffe zeigen, ihren Unterschieden zum Trotz, ein ähnliches Eigenschaftsprofil: Physikalische Eigenschaften Isopropylidenglycerin, Glycerinformal und Glycerincarbonat sind bei Raumtemperatur flüssig, ihr Erstarrungspunkt liegt weit unter dem Nullpunkt. Die drei Substanzten lassen sich der Gruppe der Hochsieder zurechnen, wenngleich die Dampfdrücke von Isopropylidenglycerin und Glycerinformal bei 20 °C gerade bei 0,1 mbar oder knapp darüber liegen können. Glycerincarbonat weist einen (berechneten) Siedepunkt von 354 °C und einen Dampfdruck bei 20 °C unter 0,01 mbar auf. Isopropylidenglycerin und Glycerinformal sind mit 11 beziehungsweise 14 cP (25 °C) eher niedrig viskose Flüssigkeiten, während Glycerincarbonat mit 85 cP bereits als mittelviskos bezeichnet werden kann. Zum Vergleich: Die Viskosität von Glycerin beträgt 945 cP (25 °C). Verträglichkeit Die wohl wichtigste und herausragende Eigenschaft aller drei Dioxolane ist ihre vollständige Mischbarkeit mit Wasser, wobei sich Isopropylidenglycerin geradezu als universell einsetzbare Substanz erweist: Sie zeigt mit keiner der getesteten Substanzgruppen eine grundsätzliche Unverträglichkeit. Selbst mit apolaren Stoffen wie Aliphaten besteht teilweise Mischbarkeit in ausreichender Größe. Mit Cycloaliphaten und Aromaten ist Isopropylidenglycerin vollständig mischbar. Auch in Pflanzenölen löst es sich zu einem hohen Prozentsatz, wobei es sich in umgekehrter Richtung etwas anders verhält: Die Löslichkeit der Pflanzenöle in Isopropylidenglycerin ist geringer. Die Polarität der drei Verbindungen steigt von Isopropylidenglycerin über Glycerinformal zu Glycerincarbonat an, was sich in einer abnehmenden Verträglichkeit mit apolaren oder schwach polaren Verbindungen äußert: Während die Mischbarkeit von Kohlenwasserstoffen (Aliphaten, Cycloaliphaten, Aromaten) auch bei Glycerinformal noch in kleinen Bereichen möglich ist, ist sie bei Glycerincarbonat praktisch gleich Null. Gleiches gilt für Pflanzenöle. Für Ether und Chlorkohlenwasserstoffe ist die Verträglichkeit mit Glycerinformal mit geringen Einschränkungen ähnlich gut wie mit Isopropylidenglycerin, während Glycerincarbonat auch hier größere Lücken zeigt. Mit diesem diversifizierten Verträglichkeitsbild bilden die drei Lösemittel ein für die unterschiedlichsten Stoffkombinationen geeignetes Auswahlsystem. Lösekraft für Polymere Auf Grund der großen Diversität, welche die verschiedenen Polymere, die von fast jedem Anbieter nach eigener Rezeptur und mit dadurch ganz spezifischen Eigenschaften hergestellt werden, zeigen, lässt sich über deren Löslichkeit in den genannten Dioxolanen keine eindeutige Aussage treffen. Hierzu bedarf es entsprechender anwendungstechnischer Tests. Die hervorragende Lösekraft für die verschiedensten Makromoleküle wie Polyester, Polyacetate, Polyacrylate, Epoxide, Polyurethane, Harnstoff- und Melaminharze ist seit Jahrzehnten literaturbekannt und vor allem in umfangreicher Patentliteratur (Quelle angeben) dokumentiert. Aber auch komplexere Makromoleküle wie Polyesterimide lassen sich mit diesen Substanzen lösen. Dadurch können die in diesem Bereich bisher bevorzugt eingesetzten, nicht unbedenklichen Kresole zu einem hohen Anteil substituiert werden. Für Art und Umfang des Einsatzes einer Chemikalie oder eines Lösemittels entscheidet nicht zuletzt ihre Unbedenklichkeit. Isopropylidenglycerin, Glycerinformal und Glycerincarbonat sind ungiftig, nicht oder kaum irritierend, von geringem, angenehmem Geruch und damit hervorragend humanverträglich. Sie sind weder gefährlich, noch unterliegen sie der Kennzeichnungspflicht: die Flammpunkte liegen nahe 100 °C beziehungsweise sogar weit darüber (Glycerincarbonat). Sie sind auch sehr gut umweltverträglich. Historisch gesehen sind Isopropylidenglycerin über Glycerinformal zu Glycerincarbonat keine neuen Substanzen. Ihre Herstellung wurde schon Ende des 19. Jahrhunderts beschrieben. Auch ihre hervorragenden Eigenschaften als Lösemittel und Rohstoffe für weitere chemische Umsetzungen sind seit mehreren Jahrzehnten bekannt und wurden vielfach beschrieben. Hinderungsgrund für den Einsatz in der Breite waren allerdings die bislang geringen Produktionsmengen und die damit verbundenen hohen Anschaffungskosten für den Anwender. Das aber gehört der Vergangenheit an: Isopropylidenglycerin, Glycerinformal und Glycerincarbonat lassen sich heute in großer Menge und zu erschwinglichen Preisen produzieren und einkaufen. Neben der hohen Qualität und dem breiten Einsatzspektrum dieser Lösemittel spricht vor allem der biogene Hintergrund für ihren vermehrten Einsatz. "Isopropylidenglycerin, Glycerinformal und Glycerincarbonat erfüllen die Anforderungen der 'Grünen Chemie', bringt es der österreichische Chemiker Dr. Michael Charwath auf den Punkt; sie seien nachhaltig in der Herstellung und unbedenklich und sicher in der Anwendung. Hinzu komme, dass die Verwendung eines Nebenproduktes eines anderen Prozesses Primärrohstoffe spare und den Einsatz nicht erneuerbarer, fossiler Energieträger reduziere. Unter Verwendung von biogenem Glycerin als Basis ihrer Herstellung seien Isopropylidenglycerin, Glycerinformal und Glycerincarbonat unschädlich für Mensch und Umwelt sowie sicherer bei Herstellung und Gebrauch.

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