Neben der Leistung zählen heute bei Schmierstoffen zunehmend andere Kriterien. Eines der wichtigsten ist die biologische AbbaubarkeitSchmierstoffe sind ein wichtiger Bestandteil aller Maschinen und Komponenten, die sich bewegen oder rotieren. Der jährliche Verbrauch an Schmierstoffen wird weltweit auf etwa 37 Millionen Tonnen geschätzt und die Anwendungsbereiche sind zahlreich. Zur Kategorie Schmierstoffe zählt die so genannte Gelenkschmiere (Synovia), die menschliche Gelenke geschmeidig hält, ebenso wie das speziell entwickelte Gemisch, das in modernen Windkraftwerken dafür sorgt, dass sich die Rotorblätter drehen.

Zwischen vier und zwölf Millionen Tonnen der jährlich verbrauchten Schmierstoffmenge gelangen in die Umwelt. Die Besorgnis über die potenziellen Umweltschäden durch unkontrolliert austretende Schmierstoffe nimmt zu. Die Industrie ist im Allgemeinen aufgeschlossen gegenüber umweltverträglichen Schmierstoffalternativen in Anwendungsbereichen, in denen Umweltverschmutzung ein wichtiges Thema ist und konkurrierende Erzeugnisse zu traditionellen Produkten zur Verfügung stehen.

Die heutigen Schmierstoffe lassen sich im Prinzip in drei Grundkategorien einteilen: mineralöl-, synthesöl- und pflanzenölbasische Schmierstoffe. Von diesen drei gelten die mineralölbasischen Schmierfette und –öle in zahlreichen Anwendungsbereichen als potenziell umweltschädlich, weil sie nur schwer abbaubar sind und auf aquatische Organismen eine toxische Wirkung haben.

Die Forderung nach biologisch abbaubaren Schmierstoffen wird besonders in der Hoch- und Tiefbaubranche, der Forstindustrie und der Landwirtschaft laut. Auch in der Schifffahrt sind sie von besonderem Interesse. Das Problem ist nur, dass es bisher trotz des offenkundigen Marktpotenzials für neue Bioschmierstoffe keine Produkte gab, die die hohen Ansprüche in technischen Anwendungsbereichen wie etwa Lager erfüllen konnten, und wenn es sie gab, standen sie nicht auf dem offenen Markt zur Verfügung.

Für die Lagerhersteller bestand eine wesentliche Schwierigkeit darin, dass frühere Generationen von biologisch abbaubaren Schmierstoffen vorzeitige Lagerdefekte verursachten. Da es inzwischen jedoch Produkte mit zuverlässiger Leistung gibt, scheint der zunehmende und berechtigte Bedarf nach „grünen“ Schmierstoffen bald gedeckt werden zu können.

Aktuelle Regelwerke

Die Bedeutung biologisch abbaubarer und unschädlicher Schmierstoffe in ökologisch empfindlichen Bereichen zeichnet sich bereits deutlich ab. Einige europäische Länder haben gesetzliche Bestimmungen eingeführt und sowohl synthetische Schmierstoffe als auch solche auf Rapsölbasis als Ersatz für umweltschädliche Mineralölprodukte entwickelt.

Die derzeitige Gesetzgebung bezieht sich mehr auf Gefahrenstoffe im Allgemeinen als auf Schmierstoffe im Besonderen. Regelwerke, die einen Einfluss auf Schmierstoffe haben könnten, sind zum Beispiel die EU-Richtlinien zu gefährlichen Stoffen (DSD = Dangerous Substance Directives) sowie der zweite Entwurf der EU- Richtlinie zu gefährlichen Zubereitungen (Dangerous Preparations Directive). Sie beinhalten Kriterien für die Klassifizierung und Kennzeichnung von umweltschädlichen Stoffen.

Die Bemühungen sind jedoch noch nicht so weit fortgeschritten wie in den USA, und die Verwendung von Bioschmierstoffen wird bisher noch nicht mit allzu viel Nachdruck gefordert. Das soll sich allerdings in den nächstens zwei bis fünf Jahren ändern.

Von einem biologisch abbaubaren Schmierstoff wird in erster Linie verlangt, dass er innerhalb eines angemessenen Zeitraums durch Mikroorganismen im Erdreich, in Flüssen und in Meeren abgebaut werden kann und gleichzeitig die Umwelt und die empfindlichen Ökosysteme nicht schädigt.

Es gibt eine Reihe von Faktoren, mit denen die Abbaubarkeit eines Stoffes und dessen Resteffekt auf die Umwelt gemessen werden. Dazu gehört, wie viel Sauerstoff eine organische Verbindung braucht, um abgebaut werden zu können, welche Stufen ein Stoff beim Zersetzungsprozess durchläuft, wie viel Zeit für den Abbau benötigt wird und ob irgendwelche schädlichen Restprodukte übrig bleiben, die sich im Erdreich oder im Organismus ansammeln.

Die heutigen Schmierstoffe auf Mineral- oder Synthetikölbasis sind letztendlich auch abbaubar. Es ist nur eine Frage der Zeit. Einige Mineralölprodukte können zum Beispiel Grundwasser über einen Zeitraum von bis zu 100 Jahren verunreinigen – Grund genug, weswegen derartige Produkte nicht in die Umwelt gelangen sollten.

Alternative Schmierstoffe

Pflanzenöle haben gegenüber Mineralölprodukten den Vorteil, biologisch abbaubar und unschädlich zu sein. Sie verfügen zudem über hervorragende Schmiereigenschaften und haben einen hohen Flammpunkt. Sie sind erneuerbar und im Vergleich zu anderen alternativen Stoffen preiswert.

Forscher haben eine Reihe von Schmierstoffverbindungen entwickelt, von denen die meisten auf Rapsöl basieren. Rapsöl weist eine relativ gute Oxidationsbeständigkeit (verglichen mit anderen üblichen Pflanzenölen) auf, ist verhältnismäßig preiswert (verglichen mit alternativen Stoffen) und steht sowohl in Europa als auch in Nordamerika in großen Mengen zur Verfügung. Genmanipulierte Pflanzenöle wie ölsäurereiches Sonnenblumen- und Rapsöl werden inzwischen schon in Anwendungsbereichen eingesetzt, wo eine höhere Oxidationsbeständigkeit gefordert ist.

Viele Forscher glauben, dass sich Sojaöl neben anderen Pflanzenölen und synthetischen Schmierstoffen auf dem wachsenden Markt für Bioschmierstoffe durchsetzen wird.
Synthetiköle sind gegenüber Schmierstoffen auf Mineralölbasis leistungsfähiger, aber das hat seinen Preis. Die meisten hierfür verwendeten Ester sind biologisch abbaubar und bieten eine hervorragende Wärme- und Oxidationsbeständigkeit. Allerdings sind diese als Nischenprodukte einzustufenden Schmieröle teurer als Pflanzenöle und erheblich teurer als mineralölbasische Schmierstoffe. Synthetische Schmierstoffe rangieren sowohl in Bezug auf die Leistung als auch auf den Preis an oberster Stelle.

Da Pflanzenöle einschließlich Sojaöl generell preiswerter sind, werden sie die bevorzugten Schmierstoffe sein, wenn sie die gestellten Leistungsanforderungen erfüllen. Als Basis für Schmierstoffe haben Pflanzenöle verglichen mit Mineralölprodukten weitere Vorteile: hohe Schmierfähigkeit, hoher Viskositätsindex, niedriger Verdampfungsverlust und rasche Abbaubarkeit. Der höhere Viskositätsindex von Pflanzenölen bedeutet, dass ihre Viskosität nicht in gleicher Weise mit der Temperatur abnimmt wie bei Mineralölen. Dies kann besonders vorteilhaft sein, wenn Schmierstoffe für einen breiten Temperaturbereich entwickelt werden.

Elaine Williams

Technische Redakteurin für Evolution

Fotos Roger Stenberg