Biobasierte Tenside und Biotenside

Biobasiert bedeutet, dass der Kohlenstoff des Moleküls aus erneuerbarer Biomasse stammt und nicht aus Erdöl. Über den Herstellungsweg sagt der Begriff nichts, üblicherweise ist es klassische chemische Synthese, und über die biologische Abbaubarkeit ebenfalls nichts.

Biotensid bedeutet, dass das grenzflächenaktive Molekül biologisch erzeugt wurde, typischerweise durch Bakterien oder Hefen in einer Fermentation. Rhamnolipide und Sophorolipide sind die bekanntesten Beispiele. Ein Biotensid ist definitionsgemäß biobasiert, ein biobasiertes Tensid aber nicht zwangsläufig ein Biotensid.

Die Unterscheidung ist deshalb wichtig, weil beide Begriffe in einer Spezifikation unterschiedliche Fragen beantworten. "Biobasiert" ist eine Aussage zur Kohlenstoffherkunft und lässt sich über den biogenen Kohlenstoffanteil nach EN 16640 messtechnisch belegen. "Biotensid" ist eine Aussage zum Herstellungsverfahren, die sich am fertigen Material analytisch nicht nachweisen lässt, sondern über die Lieferkette belegt werden muss. Wer "Biotensid" ausschreibt, obwohl erneuerbarer Kohlenstoff gemeint war, verengt das Anbieterfeld ungewollt auf Fermentationshersteller und bezahlt das in der Regel.

Für Formulierer entscheiden Chargenkonstanz, erreichbare Skalierung, Kosten pro Kilogramm Aktivsubstanz und die Breite des Leistungsprofils.

Keiner dieser Unterschiede ist absolut. Eine gut geführte Fermentation mit einem leistungsfähigen Stamm kann günstiger sein als eine schlecht ausgelegte Syntheseroute, und eine Syntheseroute auf teurem Reinstoff kann schlechter abschneiden als beide. Die folgenden Punkte beschreiben strukturelle Tendenzen der beiden Produktionsmodelle und eignen sich als Ausgangspunkt für eine erste Bewertung, bevor lieferantenspezifische Daten vorliegen.

Die Wirtschaftlichkeit einer Fermentation hängt an drei Größen: Titer, also Gramm Produkt je Liter Brühe; Rate, also wie schnell dieser Titer erreicht wird; und Ausbeute, also wie viel des zugeführten Zuckers im Molekül landet und nicht in Biomasse und Kohlendioxid. Kommerzielle Sophorolipid-Prozesse erreichen für Fermentationsverhältnisse hohe Titer, Rhamnolipid-Prozesse liegen meist darunter, weil die produzierenden Organismen im großen Maßstab schwieriger zu führen sind. Jeder verlorene Titerpunkt wird zweimal bezahlt: einmal in Reaktorzeit und einmal im Wasser, das später wieder entfernt werden muss.

Die Kapitalseite verstärkt das. Eine Fermentationsanlage braucht sterile Auslegung, CIP-Systeme, Begasung und Kühlleistung für den Spitzensauerstoffbedarf sowie Chargenzeiten im Bereich von Tagen. Die Auslastung wird damit von der Biologie begrenzt und nicht von der Nachfrage. Eine katalytische Chemieanlage vergleichbarer Kapazität läuft kontinuierlich oder in kurzen Kampagnen, nutzt konventionelle Druckapparate und lässt sich herunter- und wieder hochfahren, ohne eine Kultur zu verlieren. Daraus folgen eine geringere Kapitalbelastung je Tonne Aktivsubstanz und ein kürzerer Weg vom Pilot zur kommerziellen Menge.

Beim Rohstoff kehrt sich das Bild teilweise um. Fermentation läuft auf günstigen Zuckern und verträgt Nebenströme; die chemische Synthese benötigte historisch raffinierte, oft palmölbasierte Zwischenprodukte mit Preisaufschlag und Entwaldungsrisiko. PureSurf schließt diese Lücke, indem die PureSynth-Plattform auf lignocellulosische und weitere erneuerbare europäische Rohstoffe aufsetzt: die Kostenstruktur einer Syntheseroute ohne die Abhängigkeit von einer Palmöllieferkette.

Ein Biotensid ist selten ein einzelnes Molekül. Die Fermentation liefert eine Kongenerenverteilung: Rhamnolipide entstehen als Gemisch aus Mono- und Di-Rhamnolipiden mit unterschiedlichen Fettsäurekettenlängen, Sophorolipide als Gleichgewicht aus säurehaltigen und lactonischen Formen. Diese Verteilung verschiebt sich mit Kohlenstoffquelle, Stickstofflimitierung, Gelöstsauerstoff, pH-Führung und Alter der Vorkultur. Häufig ist gerade das Gemisch für die Leistung verantwortlich, weshalb es sich nicht einfach vereinheitlichen lässt.

Für Formulierer bedeutet das breitere Fenster im Analysenzertifikat. Schaumhöhe, Viskositätsaufbau und Emulsionsstabilität können zwischen zwei spezifikationskonformen Chargen wandern, und eine Rezeptur nahe einer Phasengrenze merkt das. Qualifizierungsprogramme brauchen deshalb mehr Chargen, mehr Rückstellmuster und in regulierten Anwendungen mehr Wiederholungsprüfungen.

Chemische Synthese ist nicht automatisch konstant, aber sie ist steuerbar. Kettenlänge und Kopfgruppe werden gewählt statt geerbt, die Reaktion wird auf einen definierten Umsatz geführt, und die Reinigung ist auf ein bekanntes Verunreinigungsprofil ausgelegt. NEXOVANT ist so spezifiziert: eine definierte Aminoxid-Chemie von der PureSynth-Plattform, mit typspezifischen Daten statt einer gemittelten Aussage und mit bereits produzierten 50-kg-Chargen nach abgeschlossenem Technologietransfer.

Der sichtbare Unterschied beider Routen ist der Reaktor. Der teure Unterschied liegt danach. Eine Fermentationsbrühe besteht überwiegend aus Wasser, und das Produkt muss bei niedriger Konzentration von Zellen, Restsubstrat, Salzen und Stoffwechselprodukten getrennt werden. Zellabtrennung, Extraktion oder Schaumfraktionierung, Lösemittelrückgewinnung und Trocknung arbeiten alle mit großen Volumina verdünnten Materials, und jeder Schritt kostet Energie und Ausbeute.

Die chemische Synthese startet von einem deutlich konzentrierteren Strom. Reinigung bedeutet hier, eine bekannte, kleine Zahl von Nebenprodukten aus einer Mischung zu entfernen, die das Produkt bereits hoch konzentriert enthält, meist durch Destillation, Kristallisation oder eine einfache Wäsche. Es werden weniger Liter bewegt, weniger Wasser verdampft, und das zurückgewonnene Lösemittel geht in die nächste Kampagne.

Deshalb sind Kostenschätzungen für Fermentation irreführend, die nur die Zuckerrechnung nennen. In verdünnten Bioprozessen entfällt der größere Kostenanteil regelmäßig auf die Aufarbeitung, und dieser Anteil steigt mit der geforderten Reinheit. Ein technisches Produkt als Brühekonzentrat und ein auf Personal-Care-Qualität gereinigtes Produkt sind weder dasselbe Produkt noch derselbe Kostenfall.

Die Regulierung belohnt kein Etikett. Nach REACH ist ein Stoff ab einer Tonne pro Jahr registrierungspflichtig, unabhängig davon, ob er aus einem Reaktor oder einem Fermenter stammt, und die Datenanforderungen steigen in gleicher Weise mit der Menge. Fermentativ erzeugte Materialien mit schwankender Zusammensetzung sind eher schwieriger zu registrieren, weil für ein Gemisch mit beweglicher Zusammensetzung eine Stoffidentität definiert werden muss.

Nach der Verordnung (EU) 2026/405 über Detergenzien und Tenside, die ab 23. September 2029 gilt, knüpft die Abbaubarkeitspflicht am Tensid selbst an. Die vollständige aerobe biologische Abbaubarkeit ist durch Prüfung nachzuweisen, und ein digitaler Produktpass sowie eine digitale Kennzeichnung müssen vorliegen. Keine dieser Pflichten entfällt, weil das Molekül von einem Organismus gebildet wurde. Die Verordnung enthält zudem eigene Regeln für Detergenzien, die Mikroorganismen enthalten; das ist eine andere Frage als Tenside, die von Mikroorganismen hergestellt werden, und wird damit häufig verwechselt.

Die Werbeaussage ist getrennt geregelt. Ein Prozentwert "biobasiert" sollte über die Messung des biogenen Kohlenstoffs belegt sein, und die europäischen Vorgaben zu Umweltaussagen werden weiter verschärft. Praktisch sollte ein Lieferant beider Kategorien dasselbe Nachweispaket liefern können: Anteil erneuerbaren Kohlenstoffs mit Methode, Abbauergebnis mit dem verwendeten OECD-Test, Gewässertoxizität je Spezies mit OECD-Richtlinie und Einstufung nach CLP.

Der Preis je Kilogramm Liefermaterial ist der falsche Vergleich, denn Materialien unterscheiden sich im Aktivgehalt und darin, wie viel Aktivsubstanz eine Rezeptur für ihr Leistungsziel benötigt. Entscheidend ist der Preis je Einheit gelieferter Leistung. Dafür braucht es drei Eingangsgrößen: den Preis des Liefermaterials, seinen Aktivgehalt und die erforderliche Einsatzkonzentration in der fertigen Rezeptur.

Die folgende Tabelle zeigt die Rechnung an Beispielzahlen. Sie ist eine Methode und kein Angebot: Mit eigenen Preisen und der eigenen validierten Einsatzkonzentration kann sich die Reihenfolge ändern. Der Punkt ist, dass ein je Kilogramm teureres Material in der Rezeptur günstiger sein kann, wenn es konzentrierter oder grenzflächenaktiver ist. NEXOVANT F Pro erreicht eine kritische Mizellbildungskonzentration von 33 mg/L gegenüber 73 mg/L für die C12-C14-Aminoxid-Referenz, beide gemessen von der BASF SE, sowie eine Grenzflächenspannung von 0,69 mN/m gegen Olivenöl gegenüber 5,52 mN/m bei dieser Referenz; genau solche Unterschiede verändern eine Einsatzkonzentration.

Biotenside überzeugen dort, wo Mildheit und die Fermentationsgeschichte einen Preisaufschlag tragen, etwa in der Premiumkörperpflege. Schwierig wird es, wenn eine Rezeptur Tonnenmengen bei stabiler Spezifikation und kalkulierbaren Stückkosten braucht.

Biobasierte synthetische Tenside erhalten die technische Kontrolle über das Molekül. PureSurf nutzt diese Kontrolle bewusst: Mehr als 80 neue Verbindungen wurden gescreent, bevor kommerzielle Typen ausgewählt wurden; erreicht werden eine CMC von 33 mg/L für NEXOVANT F Pro gegenüber 73 mg/L für die C12-C14-Aminoxid-Referenz, beide gemessen von der BASF SE sowie eine Grenzflächenspannung von 0,69 mN/m gegen Olivenöl gegenüber 5,52 mN/m bei dieser Referenz.

Als praktische Entscheidungsregel gilt: Geht es um ein hochpreisiges Produkt in kleiner Menge, bei dem Mildheit und Herkunftsgeschichte Teil des Werts sind, sollten Biotenside zuerst geprüft werden. Geht es um einen Drop-in-Ersatz in industrieller Menge mit fester Spezifikation und Kostenobergrenze, sollten biobasierte synthetische Tenside zuerst geprüft werden. In beiden Fällen gilt dieselbe Nachweisanfrage, und die gemessenen Daten entscheiden.

Keine der beiden Bezeichnungen garantiert Umweltleistung. Die sinnvollen Fragen sind in beiden Fällen dieselben: Wie hoch ist der Anteil erneuerbaren Kohlenstoffs, welcher Abbautest wurde bestanden und wie hoch ist die gemessene Gewässertoxizität?

Für NEXOVANT sind die Antworten dokumentiert und typspezifisch. Die Umweltdaten werden typspezifisch angegeben: NEXOVANT F Eco erfüllt das Kriterium der leichten biologischen Abbaubarkeit (74,7 % ThCO₂ in 28 Tagen, OECD 301B, GLP), F Pro befindet sich in der abschließenden Bewertung. Die Gewässertoxizität wird als registrierte EC50-Werte nach OECD 201 (Algen, 72 h) und OECD 202 (Daphnia magna, 48 h) angegeben, nicht als Faktor; die CLP-Einstufung erfolgt je Typ. Das Material ist nach OECD 471 (GLP) nicht mutagen.