Was uns bewegt
Die große Serie über Lebensqualität und warum
Chemie im Alltag unersetzlich ist
Teil 1: Ernährung und Chemie
Die große Serie über Lebensqualität und warum Chemie im Alltag unersetzlich ist
Teil 1: Ernährung und Chemie
Chemie — sie ist im Alltag ein oftmals unbemerkter Begleiter: Der Einsatz chemischer Verfahren ist nicht selten sogar unersetzlich, damit Gewohntes eine Selbstverständlichkeit bleibt. Was Weihnachtsplätzchen, Käse und Trinkwasser diesbezüglich gemeinsam haben.
Eine Frage des Geschmacks und der Erwartungen
asser ist die Quelle des Lebens. Und der Griff zum Wasserhahn ist eine Selbstverständlichkeit – ob zum Händewaschen, Duschen oder Durstlöschen. 126 Liter verbrauchen die Deutschen durchschnittlich am Tag. Das ist knapp eine Badewanne voll. Grundsätzlich braucht sich in Deutschland niemand Gedanken um die Qualität des Trinkwassers zu machen. Jüngste Studien des Umweltbundesamts belegen sogar: Leitungswasser ist mindestens so rein wie Mineralwasser. Dass für die Reinheit des Wassers der Einsatz von Chemie unersetzlich ist, liegt dabei auf der Hand. Das Vertrauen der meisten Verbraucher in die Wirksamkeit der chemischen und nichtchemischen Prozesse, die nötig sind, um giftige Stoffe aus dem Wasser zu entfernen, ist groß — und absolut berechtigt.
Wer hätte es gewusst: Im Wasser kommen mehr als 2000 Stoffe vor
Neben bekannten Rückständen wie Arsen, Schwermetallen, bakteriologischen Belastungen, Ölen und Fetten gelangen immer häufiger auch Spuren von künstlich hergestellten Hormonen, etwa aus Kosmetikprodukten und Medikamenten, vor allem Antibiotika, der Antibabypille, Antidepressiva und Krebsmedikamenten, ins Trinkwasser. Die Entfernung solcher endokrinen Disruptoren, auch Xenohormone genannt, stellt die Abwasseraufbereitung vor große Herausforderungen. In Summe zählen Experten mehr als 2000 verschiedene Stoffe, die ins Wasser geleitet werden. Umso wichtiger ist es, dass die Forschung Methoden entwickeln kann, um Verunreinigungen im Wasser bereits in Kleinstmengen aufzuspüren und zu entfernen. Die Nachfrage nach chemischer und nichtchemischer Wasserbehandlung ist weltweit entsprechend groß. Marktbeobachter schätzen einen Anstieg um jährlich mehr als sechs Prozent — Tendenz steigend.
Eine Methode zur Wasseraufbereitung ist die Ionenaustauscher-Adsorption:
Natriumionen
Calciumionen
Magnesiumionen
Natriumionen
Calciumionen
MagnesiumionenIonenaustauscherharze
Ionenaustauscher werden vor allem zur Enthärtung, Entsalzung und Entcarbonisierung von Wasser verwendet. Sie können positive und negative Ionen aufnehmen und dafür eine entsprechende Menge anderer Ionen abgeben. Je nach Ladung der ausgetauschten Ionen wird zwischen Kationen- (positiv geladenen Ionen) und Anionenaustauschern (negativ geladenen Ionen) unterschieden. Als Austauschermaterial dienen funktionalisierte Acryl- oder Polystyrolharze. Diese Austauscherharze können sogar regeneriert werden. Hierzu wird ein Kationenaustauscher mit einer Säurelösung und ein Anionenaustauscher etwa mit einer Lauge durchspült. Das Wasser wird quasi recycelt. Somit hilft die Ionenaustauscher-Adsorption sogar Wasser zu sparen, da der Frischwassereinsatz – vor allem in der Industrie – erheblich reduziert werden kann. Neben toxischen Spurenverunreinigungen wie Schwermetallen werden aber auch andere Störstoffe wie Arsen, Fluorid, Nitrate oder Phosphate über das Verfahren aus dem Wasser gefiltert. Eine Alternative zur Ionenaustauscher-Adsorption ist die Aktivkohle-Adsorption. Hiermit werden organische Bestandteile wie Farb-, Geruchs- und Geschmacksstoffe aus dem Wasser gefiltert.
Die weltweit größte Anlage zur Herstellung von Ionenaustauschern steht in Bitterfeld in Sachsen-Anhalt. Bereits seit 1936 werden hier Austauscherharze hergestellt. Seit 2011 entwickelt der Spezialchemiekonzern LANXESS in dem Traditionsbetrieb zudem hocheffiziente Membran-Filtrationsprodukte zur Entsalzung von Brack- und Abwasser, vornehmlich im industriellen Bereich. „Leider nimmt die Zahl der giftigen Stoffe in unserem Wasser permanent zu. In der Forschung sind wir angehalten, immer spezifischere Methoden zu entwickeln, um kritische Stoffe schnell entfernen zu können“, sagt Jean-Marc Vesselle, der bei LANXESS den Geschäftsbereich Liquid Purification Technologies verantwortet, in dem die Geschäfte für die Wasseraufbereitung zusammengeführt sind.
Der Mensch ist ein Gewohnheitstier: Das nutzt die Industrie
Es besteht kein Zweifel: Reines Wasser ist das wertvollste Lebensmittel. In Deutschland und weiten Teilen Europas ist die Verfügbarkeit von Trinkwasser in höchster Qualität selbstverständlich. Aber wie schaut es mit den anderen Lebensmitteln des täglichen Gebrauchs aus? Wenn man die Verbraucher befragt, haben Qualität und Genuss für sie oberste Priorität. Dennoch sind sie in Bezug auf die Ernährungsgewohnheiten auch Gewohnheitstiere. Die Inhaltsstoffe oder die Herstellung von Lebensmitteln, die man kennt, werden selten hinterfragt. Es sei denn, Trends oder Meinungen aus dem Freundes- und Bekanntenkreis suggerieren, dass anderes besser sein könnte. So steht die Lebensmittelindustrie vor der Herausforderung, sich stets den hohen Qualitätsansprüchen und neusten Ernährungswünschen der Verbraucher anzupassen.
Vor allem gesund und schnell zubereitet soll das Essen von heute sein, heißt es in aktuellen Verbraucherstudien. Dass jedoch Frische und Fertigprodukte nicht unmittelbar zusammenpassen, sollte auf der Hand liegen. Ebenso erscheint es logisch, dass der Einsatz von chemischen Hilfsmitteln nicht ausgeschlossen werden kann, wenn beides zusammengebracht werden soll. Problematisch ist ihr Einsatz in den meisten Fällen ohnehin nicht. Chemische Stoffe, die in der Lebensmittelproduktion eingesetzt werden, unterliegen strengsten Kriterien. Häufig haben sie sogar einen äußert praktischen Nutzen im Verlauf des Herstellungsprozesses und zersetzen sich zugleich, so dass sie im Endprodukt nicht mehr enthalten sind.
Zusatzstoffe: Besser als ihr Ruf
eispiel Schwefelsäure: Als Zusatzstoff unterstützt sie unter anderem einen natürlichen Herstellungsprozess. Schwefelsäure kann die Struktur von Eiweißen und Kohlenhydraten verändern und zersetzen. Deshalb wird sie in der Lebensmittelindustrie als technisches Hilfsmittel etwa bei der Käseproduktion eingesetzt. Denn hierfür müssen aus der Milch die festen Stoffe wie Eiweiße und Fette von den flüssigen getrennt werden. Die Schwefelsäure zerfällt ebenfalls im Verarbeitungsprozess und ist im Endprodukt nicht mehr enthalten. Der Gedanke, dass Lebensmittel ohne Zugabe von Zusatzstoffen natürlicher oder gar gesünder sind, ist verständlich, doch leider häufig zu einfach gefasst. Zusatzstoffe lassen sich nicht pauschal als künstlich und damit schlecht abstempeln.
Der Einsatz von Zusatzstoffen ist streng geregelt. Die Europäische Behörde für Lebensmittelsicherheit prüft, ob ein Zusatzstoff unbedenklich ist. Nur dann darf er auf dem Markt zugelassen werden. Seit mehr als 100 Jahren wird am Leverkusener Werk von LANXESS Schwefelsäure hergestellt — seit einigen Jahren auch in Lebensmittelqualität. Hierfür muss der Spezialchemiekonzern über eine detaillierte Gefahrenanalyse (Hazard Analysis and Critical Control Points-Konzept, kurz: HACCP-Konzept) sicherstellen, dass gesundheitsgefährdende Einflüsse ausgeschlossen werden. Die Herstellung ist das eine. Ebenso strenge Hygienevorschriften gelten auch für den Transport. Der Spediteur benötigt eine Lebensmittelzulassung. Die Tankcontainer dürfen nur für Lebensmittel zugelassen und die Abfüllung muss hermetisch abgeschlossen sein.
Schwefelsäure
- Formel: H2SO4
- Dichte: 1,84 g/cm3
- Siedepunkt: 335°C
- Aggregatzustand: flüssig
Weihnachtsbäckerei ohne süßen Zucker? Das wäre doch geschmacklos
och einmal zurück zu den Ionenaustauschern. Auch sie kommen in der Lebensmittelproduktion zum Einsatz. Sie machen Zucker weiß und süß. Hätten Zimtsterne eine braune Glasur anstelle einer strahlend weißen, würden sie auf dem weihnachtlichen Plätzchenteller wahrscheinlich ein trostloses Dasein fristen. Dabei wäre ein brauner Überzug eigentlich der natürlichere. Aber Zimtsterne mit braunem Zuckerguss? Da das Auge bekanntlich mitisst, dürfte diese Variante wohl allem Gewohnten widersprechen. Hinzu kommt, dass die Plätzchen auch nicht so süß wären. Denn erst die Ionenaustauscherharze entfernen Salze, Säuren und Proteine aus dem Rohzucker
Ionenaustauscherharz
- Polystyrolharz, Gelharz
- Funktionelle Gruppe: Sulfonsäure
- Temperaturbereich: bis 120°C
- Kornform: Kugeln, 0,3 — 1,2 mm
So wird Zucker weiß und süß
Auf dem Weg vom Rohsaft zum süßen Zucker wird das Extrakt aus Zuckerrüben und Rohrzuckerstängeln mit Kalkmilch und gebranntem Kalk versetzt. Anschließend wird Kohlendioxid zugeführt, so dass ein gelb-brauner Saft entsteht. Der dunkle Saft wird anschließend mit den Ionenaustauscherharzen gefiltert und somit entsalzt oder enthärtet. Das Ergebnis ist eine hellgelbe, klare Flüssigkeit. In Verdampferstationen wird sie eingedickt, wiederum durch Ionenaustauscher entfärbt und anschließend kristallisiert. Am Ende erhält man die Raffinade, also reinen weißen Zucker der höchsten Qualitätsstufe. Ionenaustauscher sind also ein essentielles Mittel zur Sicherung der Lebensmittelqualität.
Dass häufig der Grundstoff von Kaugummi synthetischer Kautschuk ist und für den Mentholgeschmack kein Stängel Pfefferminze verarbeitet wird, ist nicht jedem, der den Wunsch nach frischem Atem hat, klar. Aber wer verzichtet schon gern auf das Gefühl von Frische?
Weitere Themen der Serie "Was uns bewegt"
Eine Content Marketing-Lösung der F.A.Z. Media Solutions Manufaktur.
Für LANXESS.
Quelle: Was uns bewegt - Teil 1: Ernährung und Chemie
Veröffentlicht: 15.12.2017 10:37 Uhr
