Biobasiertes Hydrauliköl aus pflanzlichen Reststoffen

Umweltfreundliche Schmierstoffe werden mehr und mehr nachgefragt, vor allem im Hydraulikbereich. Denn dort besteht ein höheres Risiko, dass Schmierstoffe Boden oder Gewässer verunreinigen. Deshalb setzen Unternehmen in diesem Bereich verstärkt auf biobasierte, biologisch abbaubare Hydrauliköle.

Eine naheliegende Alternative zu konventionellen mineralölbasierten Schmierstoffen sind pflanzliche Öle. Deren Einsatz stößt in der Praxis jedoch schnell an Grenzen. Pflanzliche Öle werden auch von der Lebensmittel- und Kraftstoffindustrie stark nachgefragt und sind dadurch mit höheren Kosten verbunden. Zudem weisen sie unzureichende technische Eigenschaften auf und eignen sich nur bedingt für Hochleistungsanwendungen.

Esteröle als leistungsstarke Alternative

Ein deutlich besseres Eigenschaftsprofil bieten dagegen Esteröle auf Basis verzweigter Polyole wie Neopentylglykol, Pentaerythrit oder Trimethylpropan (TMP). Sie kombinieren hohe thermische Stabilität mit exzellentem Fließverhalten bei niedrigen Temperaturen. Ein weiterer Pluspunkt sind ihre hervorragenden tribologischen Eigenschaften und eine gute biologische Abbaubarkeit. Eine besondere Rolle nehmen dabei TMP-Ester – vor allem TMP-Trioleat – ein. Sie verbinden technische Leistungsfähigkeit mit Umweltverträglichkeit und eignen sich damit auch für anspruchsvolle Hochleistungsanwendungen, beispielsweise im Hydraulikbereich.

Die Herstellung der TMP-Ester ist aktuell jedoch noch sehr aufwendig sowie energie- und kostenintensiv. Das konventionelle Verfahren zur Produktion von Esterölen besteht aus mehreren Prozessstufen bei Temperaturen von bis zu 250 °C und langen Reaktionszeiten. Um unerwünschte Nebenprodukte zu vermeiden, kommen auch chemische Katalysatoren und Additive zum Einsatz. Dieser aufwendige Herstellungsprozess ist aktuell noch eine Herausforderung für die Nutzung von TMP-Estern als Basis für nachhaltige Schmierstoffe.

Enzymatische Prozesse für die Herstellung von Hydraulikölen

Genau hier setzt das Projekt »EnTE« an. Ziel ist die Entwicklung eines alternativen, biobasierten und ressourcenschonenden Herstellungsverfahrens für leistungsstarke TMP-Ester. Im Mittelpunkt steht eine enzymatische Veresterung: Freie Fettsäuren und TMP bilden mit Hilfe von Lipasen ein hochwertiges Esteröl.

Als Rohstoff eignet sich dabei Seifenstock, der als Nebenprodukt der Ölraffination anfällt. Er ist reich an freien und verseiften Fettsäuren und somit ideal für die enzymatische Veresterung. Seine Nutzung ermöglicht somit auch die sinnvolle Verwertung eines Reststoffs.

Durch die gezielte Einstellung des molekularen Profils – etwa durch den Einsatz unterschiedlicher Fettsäuren – sollen die Esteröle an verschiedene technische Anforderungen angepasst werden. So eignen sie sich auch für Hochleistungsanwendungen im Hydraulikbereich. Das Projektteam untersucht sowohl Batch- als auch kontinuierliche Prozesse. Parallel dazu optimieren die Experten den eingesetzten Enzymkatalysator und entwickeln Strategien zur Regeneration, um das Verfahren wirtschaftlich zu gestalten.

Fraunhofer IVV: Prozessverständnis bis zur industriellen Umsetzung

Das Fraunhofer IVV bringt in das Projekt seine umfassende Expertise in der Entwicklung Enzym-katalysierter Prozesse ein. Die Technologieexpertinnen und -experten charakterisieren detailliert die zugrunde liegenden Stofftransportprozesse und bestimmen die relevanten Reaktionskinetiken. Ergänzend erfolgt eine umfassende chemische und physikalische Bewertung der hergestellten biobasierten Schmierstoffe. Abschließend wird das Verfahren zur Herstellung der TMP-Ester auf den industriellen Maßstab übertragen und unter praxisnahen Einsatzbedingungen validiert.

Mit dem Projekt »EnTE« verfolgt das Fraunhofer IVV das Ziel, ein hochinnovatives und wirtschaftlich attraktives Herstellungsverfahren zu etablieren, das ressourcenschonende Rohstoffe mit höchsten Leistungsanforderungen vereint. Damit leistet das Projekt einen entscheidenden Beitrag zur industriellen Bioökonomie und setzt neue Maßstäbe für die biotechnologische Herstellung von Schmierstoffen.