Da stimmt die Chemie

Kannst du dir vorstellen mit einem Treibhausgas deine Wäsche zu waschen? Ganz ohne Wasser. Und dann auch noch ohne die Umwelt zu belasten. Nein? Aber es funktioniert!

"Ohne Chemie geht gar nichts" behauptet Dr. Markus Hölscher vom Institut für Technische und Makromolekulare Chemie der RWTH Aachen und damit hat er Recht. Chemie begegnet uns in allen Bereichen. Das Salz in der Suppe wären lediglich geschmacklose Krümel, wenn keine chemischen Vorgänge stattfinden würden. Auch in unserem Körper laufen rund um die Uhr chemische Prozesse ab, auf die sich sogar die Werbung bezieht. So kann man zum Beispiel Joghurt mit linksdrehenden Milchsäuren kaufen, die auch unser Körper verwendet, während die rechtsdrehenden für ihn unnütz sind.

Forscher wie Dr. Hölscher sind immer auf der Suche nach neuartigen Verbindungen oder Reaktionen, die für uns noch nicht ganz alltäglich sind, sondern mit denen etwas verbessert werden kann.
Nehmen wir nun an, ein Chemiker möchte einen neuen Stoff entwickeln, einen Geruchstoff, oder einen Farbstoff oder einen neuen Wirkstoff für ein Medikament. Dazu benötigt er zwei bekannte Stoffe (Reaktanten), die miteinander reagieren müssen um den gewünschten neuen Stoff, also das Produkt zu bilden. Wenn man, bildlich gesprochen, zwei Moleküle nebeneinander legt und ihnen sagt, sie sollen sich zu einem neuen zusammensetzten, wird nicht viel passieren, deswegen braucht man ein Lösungsmittel. Nur in einem geeigneten Lösungsmittel kommen sich die Moleküle nah genug um reagieren zu können. Bekannte Lösungsmittel sind Wasser, Benzol oder Dichlormethan. Benzol ist krebserregend, Dichlormethan ist giftig und Wasser... ? Wasser scheint perfekt geeignet zu sein, schließlich verwenden wir es auch im Alltag, zum Beispiel beim Kochen und Waschen. Leider lassen sich nur wenige chemische Stoffe in "normalem" Wasser so gut lösen wie Zucker und Salz. Jeder weiß, wie schlecht sich Farben und Lacke nur mit Wasser von den Händen waschen lassen.

Es gibt eine Möglichkeit, damit Wasser auch solche hartnäckigen Moleküle löst, man muss es dafür "überkritisch" machen. Das bedeutet, dass man es unter sehr hohen Druck setzten (ca. 300 bar) und stark erhitzen muss, bis eine Mischung aus Wasser und Wasserdampf entsteht. Es ist schwer vorstellbar, dass etwas nicht ganz flüssig, aber auch nicht ganz gasförmig ist, es ist jedoch tatsächlich machbar. Bei Wasser ist dieses Verfahren sehr kostspielig, deshalb wird seit ungefähr fünfzehn Jahren an einer günstigen und umweltschonenden Alternative geforscht. Und die gibt es auch: die Lösung heißt Kohlendioxid. Dies ist ein Treibhausgas, das zum Beispiel aus dem Auspuff des Autos kommt. Wenn man Kohlendioxid komprimiert, wird es flüssig und kommt damit als Lösungsmittel in Frage. Man kann sich das so vorstellen: Wenn man Sprudelwasser in eine sehr stabile Flasche füllt und es dann unter Druck setzt, dann werden die Bläschen flüssig (bitte nicht ausprobieren, die Flasche könnte platzen!!!).
Schon ca. 30 bar reichen, um aus dem gasförmigen Kohlendioxid eine Flüssigkeit zu machen(zum Vergleich: auf einem Autoreifen sind etwa 2-3 bar). Bei ca. 73 bar und 31°C wird Kohlendioxid überkritisch und ist als Lösungsmittel für die meisten Stoffe verwendbar.

Jetzt wird der kluge Kopf jedoch einwenden, dass Kohlendioxid ein Treibhausgas ist und somit nicht sehr umweltfreundlich. Das ist richtig, aber man braucht es in so geringen Mengen, dass schon dadurch kein Nachteil für die Umwelt entstehen würde. Wichtiger aber ist, dass es in chemischen Prozessen ohnehin wieder verwendet wird, so dass die Kohlendioxid-Chemie nicht zur Umweltproblematik beiträgt.

Und nun zur Auflösung der Frage vom Anfang, wie kann man denn nun Wäsche ohne Wasser waschen?
Normalerweise benötigt man zum Waschen Wasser und Waschmittel. Dank der modernen Forschung reichen nun Waschmittel, Kohlendioxid und Druck. Die Wäsche und das Waschmittel werden in die Waschmaschine gelegt, das Gas wird zugeführt und das Ganze wird unter Druck gesetzt. Das Kohlendioxid wird nun flüssig und die Wäsche kann darin gewaschen werden. Sobald der Vorgang beendet ist, wird der Druck wieder abgelassen, das Kohlendioxid entweicht und die Wäsche ist auch gleich wieder trocken. Ganz ohne Abwässer. In Amerika gibt es dieses Verfahren schon bei vielen Industriewaschmaschinen, für Privathaushalte lohnt es sich allerdings nicht.
Auch in anderen Bereichen wird dieses Verfahren schon längst angewendet. Auf diese Weise werden auch koffeinfreier Kaffee und „light“ Zigaretten hergestellt. „Normale“ Kaffeebohnen oder „normaler“ Tabak kommen in einen großen Tank, Kohlendioxid wird darauf gepresst, das Koffein bzw. einige Schadstoffe des Tabaks lösen sich und nach dem Ablassen des Drucks ist der herzfreundliche Kaffee oder der „light“ Tabak fertig.

Kohlendioxid ist laut Dr. Hölscher ein nachhaltiges Lösungsmittel, wobei Nachhaltigkeit meint, dass die Umwelt geschont wird, die soziale Verträglichkeit sicher gestellt ist und der wirtschaftliche Ertrag lohnend ist. Die Nachhaltigkeit in der Chemie bezeichnet man auch als "Green Chemistry". Für die chemische Industrie lohnt sich dieses Verfahren allemal, denn es sind keine neuen Geräte nötig, da schon lange sehr viel mit Hochdrucktechnik gearbeitet wird.

ISABELL TRITTSCHUH

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