Biologisch abbaubare Tenside und die OECD-301-Reihe

Leichte biologische Abbaubarkeit ist die strenge Kategorie. Sie arbeitet mit kleinem Inokulum, ohne Adaptionsphase und in kurzem Zeitfenster. Wer sie besteht, baut sich in den meisten Umweltkompartimenten rasch ab. Inhärente Abbaubarkeit ist die schwächere Aussage: Sie zeigt, dass ein Stoff unter günstigen Bedingungen abbaubar ist, nicht dass er es im realen Gewässer schnell tut.

Vollständige Abbaubarkeit bedeutet Mineralisierung zu Kohlendioxid, Wasser und Mineralsalzen ohne persistente Bruchstücke. Primärer Abbau heißt dagegen nur, dass das Ausgangsmolekül seine grenzflächenaktive Struktur verloren hat, was eine deutlich niedrigere Hürde ist.

Alle sechs messen leichte biologische Abbaubarkeit, unterscheiden sich aber in Messgröße, Schwellenwert und Eignung für bestimmte Stoffe. Schwer lösliche oder flüchtige Substanzen schließen einzelne Methoden aus. Deshalb ist der gewählte Test relevant, wenn zwei Datensätze verglichen werden.

In 301B ist der Prüfstoff die einzige Kohlenstoffquelle für ein kleines Inokulum, CO2-freie Luft wird durch die Gefäße geleitet, und das freigesetzte Kohlendioxid wird aufgefangen und quantifiziert. Das Ergebnis wird als Prozentsatz des theoretischen Kohlendioxids ThCO2 angegeben und misst die Mineralisierung damit direkt.

301B ist die für Tenside in Europa am häufigsten angeforderte Methode und vermeidet den Sauerstoffartefakt, den die Stickstofffreisetzung aminhaltiger Stoffe in respirometrischen Verfahren verursacht. NEXOVANT F Eco erreichte in einer GLP-Studie nach 301B 74,7 % ThCO2 in 28 Tagen.

OECD 301A (DOC-Die-Away) und OECD 301E (modifizierter OECD-Screeningtest) verfolgen den gelösten organischen Kohlenstoff und verlangen 70 % Abbau statt 60 %. Sie sind einfach und günstig, solange der Stoff vollständig löslich ist und nicht adsorbiert.

Bei Tensiden werden die DOC-Verfahren zurückhaltend eingesetzt: Grenzflächenaktive Moleküle adsorbieren an Biomasse und Gefäßwänden, sodass Kohlenstoff aus der Lösung verschwinden kann, ohne abgebaut zu sein, und das Ergebnis den Abbau überschätzt.

301F misst den Sauerstoffverbrauch im geschlossenen Respirometer und gibt ihn als Prozentsatz des theoretischen Sauerstoffbedarfs ThSB an. Das Verfahren kommt mit gefärbten, trüben oder schwer löslichen Proben gut zurecht und liefert eine durchgehende Kurve, an der sich das 10-Tage-Fenster leicht prüfen lässt.

Der Vorbehalt betrifft Stickstoff: Setzt der Stoff Ammonium frei, zehrt die Nitrifikation Sauerstoff, der nichts mit dem Abbau des Kohlenstoffgerüsts zu tun hat. Ein 301F-Ergebnis zu einem aminhaltigen Stoff sollte daher angeben, ob es auf Ammoniumbasis berechnet ist.

Ein Stoff gilt als leicht biologisch abbaubar, wenn er innerhalb von 28 Tagen 60 % des theoretischen Sauerstoffbedarfs beziehungsweise der Kohlendioxidentwicklung oder 70 % DOC-Abbau erreicht. Die Schwellen liegen bewusst unter 100 %, weil ein Teil des Kohlenstoffs in mikrobielle Biomasse eingebaut und nicht veratmet oder entfernt wird.

Die Validitätskontrollen zählen so viel wie die Zahl selbst. Die Referenzsubstanz muss normal abbauen, der Inokulum-Blindwert niedrig bleiben, und die Toxizitätskontrolle muss zeigen, dass der Stoff die abbauenden Organismen nicht gehemmt hat.

Die Schwelle muss in einem 10-Tage-Fenster erreicht werden, das mit dem Überschreiten von 10 % Abbau beginnt. Das Fenster trennt Stoffe, die beim ersten Kontakt rasch abbauen, von Stoffen, die eine lange Anpassungsphase brauchen.

Daran scheitern viele Werbeaussagen still. Ein Stoff, der nach langsamem Start am Tag 27 auf 65 % kommt, hat das Kriterium nicht erfüllt, auch wenn die Schlagzeilenzahl überzeugend aussieht. Bei Mehrkomponentenstoffen kann das Fenster entfallen, wenn die Komponenten einzeln bewertet werden; ein Bericht, der sich darauf stützt, sollte das vermerken.

Arbeiten Sie einen Bericht in dieser Reihenfolge durch, dann lässt sich der Prozentwert auf der Titelseite deutlich besser einordnen.

NEXOVANT F Eco erfüllt das Kriterium der leichten biologischen Abbaubarkeit mit 74,7 % ThCO2 in 28 Tagen nach OECD 301B (GLP). F Pro befindet sich in der abschließenden Bewertung: Eine manometrische Respirometrie (OECD 301F) ergab 78,9 % ThSB auf Ammoniumbasis, der Bericht ist jedoch noch nicht unterzeichnet, und eine frühere OECD-301B-Studie erreichte 47,4 % ThCO2 und damit weniger als 60 %. Dasselbe GLP-Programm bestätigte, dass das Material nicht mutagen (OECD 471) ist, und charakterisierte die Gewässertoxizität nach OECD 201 und OECD 202.

Abbaubarkeit und Toxizität sind zwei getrennte Fragen, und beide zählen. Ein Molekül kann schnell abbauen und dabei akut toxisch wirken. Die Gewässertoxizität wird als EC50 angegeben: Algen (OECD 201, 72 h) 11,9 mg/L für F Eco und 1,49 mg/L für F Pro gegenüber 0,47 mg/L bei einem konventionellen Laurylaminoxid; Daphnia magna (OECD 202, 48 h) 42,9 mg/L bzw. >5 mg/L gegenüber 2,4 mg/L. Die Berichte sind in Finalisierung, daher wird kein Faktor veröffentlicht.