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Biobasierte Schmierstoffe - technische Eigenschaften überzeugen

Das Leistungs- und Anwendungsspektrum von biobasierten Schmierstoffen wird zunehmend breiter. Auf dem Markt sind als Bioschmierstoffe neben pflanzenölbasierten Produkten auch synthetische Produkte auf pflanzlicher Basis erhältlich. Rolf Luther von der FUCHS EUROPE SCHMIERSTOFFE GmbH aus Mannheim informiert in diesem Artikel über technische Eigenschaften und mögliche Einsatzbereiche von Bioschmierstoffen, die konventionellen erdölbasierten Produkten sogar überlegen sein können.

Der Physiker Rolf Luther arbeitet seit über 20 Jahren für den weltweit größten unabhängigen Schmierstoffhersteller FUCHS in Mannheim und ist seit acht Jahren Leiter der Vorausentwicklung. © privat

Schmierstoffe werden überall gebraucht - als Motorenöl in Kraftfahrzeugen, als Hydrauliköl in verschiedensten Anlagen oder als Sägekettenöl in der Forstwirtschaft. Flüssige Schmierstoffe bestehen hauptsächlich aus Grundölen, denen Additive zugegeben werden, um bestimmte Eigenschaften einzustellen. Im Fall von Schmierfetten wird dem Grundöl ein Verdicker zugesetzt - so wird die gewünschte Konsistenz erreicht.

„Ein Grundöl kann durch Raffination aus Erdöl oder auch aus Ölpflanzen wie Raps gewonnen werden. Letztere können chemisch noch weiter optimiert werden. Hierbei werden beispielsweise die in den Ölen enthaltenen Fettsäuren unter Wasserabspaltung mit Alkohol verestert und so synthetische Esteröle für Hochleistungsschmierstoffe produziert. Auch Modifikationen an den Fettsäureketten sind möglich. Die für die Herstellung von Syntheseestern verwendeten Grundstoffe können also biogen sein, auf Basis von pflanzlichen Ölen oder Tierfetten - aber grundsätzlich auch aus Erdölprodukten stammen“, erklärt Rolf Luther, Leiter der Vorausentwicklung für die FUCHS-Gruppe.

Interessanterweise lassen sich aber gerade auf Basis der biobasierten synthetischen Esteröle Hochleistungsschmierstoffe herstellen, die erdölbasierten Schmierstoffen in jeder Hinsicht ebenbürtig oder teilweise sogar überlegen sein können.

Bioschmierstoffe basieren zu mindestens 25 Prozent auf nachwachsenden Rohstoffen

„Ursprünglich musste ein sogenannter ‚Bioschmierstoff’ nur biologisch gut abbaubar sein“, erklärt Luther. Heute braucht es zum Bioschmierstoff schon etwas mehr. So haben Bioschmierstoffe, die heute auch als biobasierte Schmierstoffe bezeichnet werden, laut dem Technical Report „Bio-lubricants“ von 2011 (TR16227) des Europäischen Komitees für Normung (CEN) folgende Eigenschaften:
•    zu mindestens 25 Prozent aus nachwachsenden Rohstoffen hergestellt
•    zu mehr als 60 Prozent biologisch abbaubar bei Ölen (50 Prozent bei Fetten)
•    als nicht umweltgefährdend eingestuft
•    Leistungsfähigkeit (Performance) durch Spezifikation gewährleistet

Das European Ecolabel for Lubricants, auch Euro-Margerite genannt, setzt noch strengere Maßstäbe als CEN, ist aber auf nur einige Schmierstoffgruppen begrenzt. Hier muss der Kohlenwasserstoffgehalt, der auf nachwachsende Rohstoffe zurückzuführen ist, bei Bioschmierfetten mindestens 45 % betragen, bei Bioschmierölen 50 % und bei biobasierten Verlustschmierstoffen sogar 70 %. Daher werden Bioschmierstoffe mittlerweile auch biobasierte Schmierstoffe genannt. © RAL gemeinnützige GmbH

FUCHS orientiert sich an den aktuellsten EU-Bestimmungen. „Diese Norm hat den Vorteil, dass Toxizität und Bioabbaubarkeit am Gemisch zu testen sind, anstatt an jeder Komponente einzeln. Einzelne Komponenten können sich im Gemisch oftmals anders verhalten als in Reinform“, erläutert Luther. Damit hätte der Anwender selbst die Möglichkeit, die zugesagten Umwelteigenschaften zu prüfen.

Allgemein sei gegenüber dem „modernen Verbraucher“ eine einheitliche und nachvollziehbare Kommunikation wichtiger denn je. Deshalb sei auch - neben der allgemeinen CEN-Definition zu Bioschmierstoffen – das offizielle EU-Label, die Euro-Margerite, bei der Produktkennzeichnung gegenüber nationalen Kennzeichnungen zu bevorzugen, so Luther. "Durch diese Standardisierung kann man sich besser auf dem Markt orientieren. Die Siegel sind europaweit anerkannt und sorgen für ein einheitliches Verständnis für biobasierte Produkte", meint der Experte.

„Es gibt kaum ein Produkt, das man nicht auf einer alternativen Basis darstellen könnte“

Technisch gesehen sind rein pflanzenölbasierte Schmierstoffe wie Rapsölprodukte aufgrund ihrer Temperaturanfälligkeit nur sehr eingeschränkt einsetzbar, was aber für biobasierte Syntheseesterprodukte nicht zutrifft. „Bioschmierstoffe zeigen im Allgemeinen eine erhöhte Schmierfähigkeit, sind daher reibungsärmer und weisen einen guten Verschleißschutz auf. Die biobasierten synthetischen Esteröle sind zudem zu praktisch jedem Anteil mit Mineralöl mischbar und haben zumeist eine günstigere CO2-Bilanz“, erklärt der Fachmann. Da Pflanzenölprodukte nicht wasserlöslich sind, werden sie bei einem Umwelteintrag in den oberen Erdschichten zurückgehalten, wo sie - im Vergleich zu erdölbasierten Produkten - durch Mikroorganismen wesentlich schneller abgebaut und verwertet werden können. „Zudem haben Bioschmierstoffe im Vergleich zu Mineralölen einen deutlich höheren Viskositätsindex (VI). Das bedeutet, dass die Viskosität des Öls weniger stark von der Temperatur abhängt. Daher kann man bei Bioschmierstoffen zum Beispiel auf bestimmte Additive verzichten und sie erlauben vergleichsweise dünnere Öle“, so Luther.

„Klassische Absatzmärkte für Bioschmierstoffe sind nach wie vor die Forstwirtschaft, die Landwirtschaft und der ganze Wassersektor mit zum Beispiel Offshore-, Hafen- und Schleusenanlagen“, so Luther. Die Substitution der Mineralöle durch biobasierte Produkte wurde hauptsächlich in umweltsensiblen Bereichen realisiert - aber noch lange nicht in allen. „Wenn man technisch die Eintragung in die Umwelt nicht verhindern kann wie bei Leckage oder Verlustschmierstoffen, sollte man dennoch versuchen, diese zu minimieren. Im Forstbereich ist durchaus ein Bewusstsein für die Notwendigkeit zu sehen. Wohingegen in der Landwirtschaft Bioschmierstoffe in Zukunft eine größere Rolle spielen sollten“, so Luther.

„Der Einsatz von Bioschmierstoffen kann in der Gesamtbilanz günstiger sein.“

In der Landwirtschaft werden durch Einsatz schwerer Geräte erhebliche Mengen an Schmierölen in die Umwelt eingetragen. © Michael Ottersbach/pixelio.de

„Der Anteil von Bioschmierstoffen liegt in Deutschland zwischen drei und vier Prozent“, so Luther. „Wirtschaftlich gesehen ist der Absatzmarkt für biobasierte Produkte also auf jeden Fall interessant, wenn es in den letzten Jahren auch kein expansiver Markt war“, erklärt Luther. Einen Grund findet er in den Gerätespezifikationen: „Die Maschinenhersteller achten aufgrund der heutigen Marktverhältnisse erst einmal darauf, dass die Geräte mit den Standard-Mineralölprodukten funktionieren. Und die Freigaben für Bioöle umfassen dann in der Regel nur wenige Hochleistungsöle, die auch Hochleistungspreise haben - und das, obwohl eventuell ein deutlich günstigeres, aber ebenfalls spezifikationsgerechtes pflanzliches Bioölprodukt genauso geeignet gewesen wäre“, so Luther. „Die Preis-Leistungs-Relation von Bioschmierstoffen ist in der Tat schwieriger zu kommunizieren.“

Das Preisniveau der Bioschmierstoffe ist tatsächlich gehoben. Im Durchschnitt haben Pflanzenölprodukte den doppelten Preis im Vergleich zu mineralölbasierten Produkten und synthetische biobasierte Esteröle sind um den Faktor drei bis fünf teurer. Aber beim Einsatz dieser biobasierten Produkte können Produktmehrkosten durch erhöhte Performance und geringeren Verschleiß ausgeglichen werden, sodass mit diesen Produkten oftmals in der Gesamtbilanz günstigere Betriebskosten zu erreichen seien. Letztlich gewinne noch zu oft das ‚Preis-pro-Liter-Denken’, bemängelt Luther.

Deutschland reagiert durch Förderung von Forschungs- und Markteinführungsvorhaben, um die Absatzmöglichkeiten der Bioschmierstoffe auszubauen. Auch die Schmierstoffhersteller selbst unterstützen, indem sie umfassend beraten und auch beim ‚Umölen’ der Maschinen zur Seite stehen. Die heutigen Bioschmierstoffe sind technisch ausgereift, werden weiter optimiert und sollten zukünftig im Sinne der Umwelt und Nachhaltigkeit mehr eingesetzt werden.

Glossar

  • Toxizität ist ein anderes Wort für Giftigkeit.
  • Polyethylen (Abkürzung: PE) ist das Polymer des Ethylens. Es gehört zu den thermoplastischen Kunststoffen.
  • Fettsäuren sind Carbonsäuren (organische Säuren) die oft aus langen, unverzweigten Kohlenstoffketten bestehen. Sie können entweder gesättigt oder ungesättigt sein und sind Bestandteil von Fetten und Ölen.
Seiten-Adresse: https://www.biooekonomie-bw.de/de/fachbeitrag/aktuell/biobasierte-schmierstoffe-technische-eigenschaften-ueberzeugen/