Fachagentur Nachwachsende RohstoffeEin Projektträger des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft

 

Projektverzeichnis - Details

Verbundvorhaben (FSP-Bioschmierstoffe): Entwicklung und Einsatz von Biostatika aus nachwachsenden Rohstoffen zur Stabilisierung wasserbasierter Fluide wie den Kühlschmierstoffen; Teilvorhaben 1: Untersuchungen von Biostatika aus nachwachsenden Rohstoffen - Akronym: Biostatic

Anschrift
Technische Universität Carolo-Wilhelmina zu Braunschweig - Fakultät 2 - Lebenswissenschaften - Institut für Ökologische und Nachhaltige Chemie
Hagenring 30
38106 Braunschweig
Projektleitung
Dr. Hubertus Wichmann
Tel: +49 531 391-66855
E-Mail schreiben
FKZ
22002618
Anfang
01.05.2019
Ende
31.07.2022
Ergebnisverwendung
Durch Recherchen wurden 7 Substanzklassen identifiziert, deren Vertreter aus einheimischen nachwachsenden Rohstoffen herstellbar sind und die sich potentiell als antimikrobielle Wirkstoffe in wasserbasierten Kühlschmierstoffen (KSS) einsetzen lassen. Auf Grundlage von Auswahlkriterien wurden 3 Substanzklassen, Alkohole, ätherische Öle und Sulfide mit insgesamt 37 Verbindungen weiteruntersucht. Für mehrwertige Alkohole und ätherische Öle wurden schließlich Konzentrationen abgeleitet, bei denen kein Mikrobenwachstum mehr feststellbar war. Diese lagen im Bereich von 5% bis 30% bzw. 0,25% bis 1%. Untersuchungen des verwendeten Mikrobioms wiesen darauf hin, dass die Verbindungen biostatisch und nicht biozid wirken. Recherchen ergaben, dass die mehrwertigen Alkohole u. a. aus Glycerin sowie aus Glucose und Hemicellulosen herstellbar sind. Terpene und Cumarine sind aus nachwachsenden Rohstoffen isolierbar oder herstellbar. Weitere Kriterien für den Einsatz der Substanzen in KSS sind deren chemische Stabilität im wässrigen Medium bei basischem pH-Wert und ihre Flüchtigkeit. Die Alkohole erfüllten diese Anforderungen problemlos, während insbesondere die Terpene durch Additivierung stabilisiert werden konnten. Für viele Untersuchungsaufgaben in der Fluidentwicklung waren Analysenmethoden erforderlich, die hierfür angepasst oder neu entwickelt wurden. So kamen Refraktometrie, Ionen-, Gelpermeations-, Hochdruckflüssigkeits- und Gaschromatographie sowie Massenspektrometrie zum Einsatz. Testformulierungen wurden tribologisch (Brugger Reibverschleiß) und physikalisch-chemisch (Korrosionsschutz, Schaumverhalten, Viskosität) im Labor untersucht. Es wurden Fluidoptimierungen durch Additivierung erreicht. Schließlich wurden KSS-Formulierungen für Maschinenversuche hergestellt und diese wurden analytisch und mikrobiologisch begleitet. Positive Aussagen zur biologischen Abbaubarkeit und zu Einsatzprognosen der biostatischen Wirkstoffe bzw. der neuartigen KSS konnten getroffen werden.
Aufgabenbeschreibung
Das Gesamtziel des Vorhabens war es, umfassend zu recherchieren, welche Biostatika oder Biozide in Deutschland in terrestrischen oder aquatischen Pflanzen bzw. in pflanzlichen Produktionsabfällen zu finden sind oder auch biotechnologisch aus diesen produziert werden können und wie sich ihre Verfügbarkeit darstellt. Die technische Einsatzfähigkeit und Wirksamkeit ausgewählter biostatischer Wirkstoffe aus nachwachsenden Rohstoffen wurde sowohl durch Formulierungsexperimente, tribologische und mikrobiologische Tests im Labor, als auch durch Praxistests in der Metallbearbeitung demonstriert und optimiert. Das IÖNC war an der Bearbeitung aller Arbeitspakete des Verbundprojektes beteiligt. Sie werden nachfolgend benannt: Recherche zur Identifizierung potentieller Biostatika aus Pflanzen sowie pflanzlichen Rückständen. Beschaffung, Testung und Konditionierung biostatisch wirksamer Stoffe und Mischungen. Evaluierung der Verfügbarkeit identifizierter Wirkstoffe. Formulierungsversuche mit wassergemischten und Emulsions-Kühlschmierstoffen und biostatische Hemmwirkung. Entwicklung von Verfahren zur Additivanalytik incl. der Biostatika und zur Verfolgung chemischer Veränderungen in den technischen Fluiden. Physikalisch-chemische und tribologische Eigenschaften der neuartigen Kühlschmierstoff-Formulierungen. Praxistest der neuartigen Kühlschmierstoff-Formulierungen. Umweltverträglichkeit, biologische Abbaubarkeit und Einsatzprognosen der biostatischen Wirkstoffe. Zudem war die Projektkoordination und Administration sowie das Organisieren der Projektdokumentation und die Publikation von Ergebnissen Aufgabe des IÖNCs.

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