Können wir bei Schmierstoffen eine nachhaltigere Wahl treffen?

Lebensmittelschmierstoffe sind Produkte, die speziell für die Lebensmittelindustrie entwickelt wurden, um das Risiko einer Verunreinigung während des Produktionsprozesses zu verringern und ein Höchstmaß an Sicherheit zu gewährleisten. Klassischerweise hat man die Wahl zwischen mineralischen und synthetischen Ölen, die beide eine weniger günstige Herkunft haben. Bei pflanzlichen Ölen ist der Einsatzbereich jedoch begrenzt. Kann Speiseöl eine umweltfreundlichere Alternative sein?

Schmierstoffe haben erhebliche technologische Verbesserungen ermöglicht, indem sie den natürlichen Verschleißprozess mechanischer Teile verringern. In der Lebensmittelindustrie stehen die Schmierstoffhersteller jedoch vor zusätzlichen Herausforderungen. Dort müssen Schmierstoffe zum einen die Oxidation trotz manchmal hoher oder niedriger Temperaturen verringern und zum anderen das Wachstum von Bakterien, Hefen und Schimmelpilzen hemmen. Darüber hinaus müssen sie für bestimmte Anwendungen einen sicheren Kontakt mit Lebensmitteln ermöglichen. Mit anderen Worten: Sie müssen das Risiko der Migration gefährlicher Stoffe in die Lebensmittel minimieren und dürfen auch das organoleptische Profil der Lebensmittel nicht verändern. Es gelten drei bekannte Kategorien: H1 (zufälliger Kontakt mit Lebensmitteln ist möglich), H2 (für Maschinen und Geräte, bei denen ein Kontakt ausgeschlossen ist) und H3 (rostfreie, lösliche Schmiermittel).

Mineralisch, synthetisch oder pflanzlich

Lebensmitteltaugliche Schmiermittel bestehen aus zwei Hauptbestandteilen. Der Hauptbestandteil besteht aus mineralischen, synthetischen oder pflanzlichen Substanzen und ist für die Eigenschaften des Produkts verantwortlich. Mineralöle werden aus Erdöl gewonnen und sind die am häufigsten verwendeten. Sie können verschiedene Viskositätsgrade haben und zeichnen sich durch thermische Stabilität und Oxidationsbeständigkeit aus. Synthetische Öle werden chemisch verarbeitet und haben eine höhere thermische Stabilität als Mineralöle. Sie werden häufig in Anwendungen mit extremen Temperaturen oder schweren Lasten eingesetzt. Zu dieser Kategorie gehören Polyalphaolefine (PAO), Polyalkylenglykole (PAG) und Ester. Pflanzenöle sind biologisch abbaubar, haben aber eine geringere thermische Stabilität und Oxidationsbeständigkeit als die vorgenannten Öle. Die Viskosität hängt auch von der Art der Pflanze ab, aus der sie gewonnen werden, und kann durch die Temperatur, bei der sie verarbeitet werden, beeinflusst werden. Schließlich finden wir in ihnen auch noch Zusatzstoffe. Diese verbessern die Eigenschaften des Schmierstoffs. Dazu gehören beispielsweise Antioxidantien zur Verlängerung der Lebensdauer, Antischaummittel, antimikrobielle Mittel und Korrosionsschutzmittel. 

Oxidationsstabilität ist ein Problem

Die Forschung konzentriert sich heute zunehmend auf biologische und ökologische Alternativen. Pflanzliche Öle stehen wegen ihrer ökologischen Nachhaltigkeit im Mittelpunkt interessanter Studien. Sie erfordern jedoch besondere Sorgfalt bei der Lagerung und Entsorgung. Die größte Herausforderung ist ihre Oxidationsstabilität, die zur Bildung unerwünschter Verbindungen und zur Ansammlung von Ablagerungen in der Umwelt führen kann. Um dieses Problem zu lösen, müssen spezifische Zusatzstoffe in der Formulierung verwendet werden. Einige Materialien können unverträglich sein und chemisch reagieren, wodurch sich elastische oder plastische Teile verformen oder brechen. Dies kann zum Versagen oder zur Korrosion von Dichtungen und Ausrüstungen führen oder die Leistung im Laufe der Zeit verringern. Öle auf pflanzlicher Basis haben oft niedrigere Betriebstemperaturen als Mineral- oder Synthetiköle, so dass sie unter extremen Betriebsbedingungen nur begrenzt einsetzbar sind.

Frittieröl als Alternative?

Die weit verbreitete Verwendung von mineralischen Schmierstoffen hat die Debatte über deren Umweltauswirkungen ausgeweitet und zur Bewertung ihrer Alternativen geführt. Eine davon ist Speiseöl. Im Gegensatz zu Ölen auf Erdölbasis bieten diese Öle eine bessere Viskosität und Toleranz gegenüber hohen Temperaturen sowie eine geringere Volatilität. Ein weiterer Faktor, der dieses Öl attraktiv macht, ist sein wettbewerbsfähiger Preis im Vergleich zu anderen Ölen, seine Fähigkeit, Energie zu erzeugen, und seine geringeren Umweltauswirkungen. Ein weiteres Szenario sind Nicht-Speiseöle wie Kautschuk und Rizinusöl. Diese Öle sind als Ausgangsmaterial billig, erfordern aber spezielle Technologien für ihre Extraktion und die Abtrennung unerwünschter Verunreinigungen. 

Noch teurer

Obwohl man davon ausgeht, dass sie vor allem Erdölprodukte in erheblichem Maße ersetzen können, sind Schmierstoffe organischen Ursprungs derzeit teurer als Mineral- und Synthetiköle. Es bestehen jedoch immer noch Zweifel an der Energieeffizienz ihrer Herstellung sowie an ihrer geringen hydrolytischen Stabilität. Infolgedessen sind sie nicht sehr feuchtigkeitsresistent und weisen eine geringere Fließfähigkeit bei niedrigen Temperaturen auf. Außerdem ist ein weiterer Faktor zu berücksichtigen: Die Extraktion natürlicher Öle variiert je nach Klima, Temperatur und Nährstoffen der Ursprungspflanzen. Daher ist es schwierig, stabile Produkte in Bezug auf ihre Eigenschaften zu erhalten, die auch von der Extraktionsmethode beeinflusst werden. Weitere Studien sind erforderlich, um die Eigenschaften von Pflanzenölen zu verbessern, wobei der Schwerpunkt auf der möglichen Umwandlung von Wildpflanzen in kommerzielle Pflanzen, auf genetischen Eingriffen zur Erlangung spezifischer Funktionen und auf der Entwicklung chemischer Modifikationen und Mischungen zur Erlangung stabiler, ökologischer, leistungsfähiger und sicherer Produkte liegt.