Forschungsobjekt Rapsöl

 

28.09.2006 | Redakteur/Autor: Güney Dr.S.

 

Schmierstoffe auf Pflanzenölbasis haben trotz einiger Erfolge insgesamt noch immer einen bescheidenen Marktanteil. Haupthemmnisse ihrer Verwendung sind der höhere Preis im Vergleich zu Mineralölen, die ungenügende Kenntnis über diese Produkte und die somit fehlende Akzeptanz. Dass Schmierstoffe auf Basis nachwachsender Rohstoffe High-Tech-Produkte sein können, ist unter Experten längst kein Geheimnis mehr. Welches Potenzial etwa in Rapsöl als Basis für Hydrauliköle steckt, zeigen die Ergebnisse eines Verbundprojektes der Fuchs Petrolub AG, der Bergischen Universität Wuppertal und der RWTH Aachen.

Das von der Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. (FNR) geförderte Projekt begann 1999 mit seiner Arbeit. Ziel des Zusammenwirkens: Die Leistungsfähigkeit und Alterungsbeständigkeit nativer Pflanzenöle mit Hilfe chemischer Verfahren für den Einsatz in umweltfreundlichen Schmierstoffen zu verbessern. Im Mittelpunkt des Interesses steht das Rapsöl. Durch gezielte Modifizierung von Rapsöl konnte das Ziel, Syntheseester für umweltverträgliche Hochleistungs-Hydrauliköle zu erhalten, erreicht werden

Raps ist in Europa die wichtigste Ölpflanze

Raps ist in Europa mittlerweile die wichtigste Ölpflanze. Verwendung finden Rapsöle beispielsweise als Tierfutter, zur menschlichen Ernährung (Speiseöl, Margarine) und - nach chemischer Aufbereitung - als Kraft- und Schmierstoffe. Aufgrund ihrer schnellen biologischen Abbaubarkeit sind Schmierstoffe auf Rapsölbasis für den Einsatz in umweltsensiblen Bereichen besonders geeignet: Sie kommen vorzugsweise als Hydraulik-, Getriebe-, Sägeketten-, Schmier- und Umformungsöle in Land- und Forstwirtschaft zum Einsatz. Gegenüber mineralölbasischen Produkten zeichnen sie sich zudem durch ihr hervorragendes Schmierungsverhalten aus. Allerdings sind bei den reinen Pflanzenölprodukten im Vergleich mit Mineralölen auch technische Nachteile festzustellen: Dazu zählen Defizite bei der Hydrolysebeständigkeit, beim Tieftemperaturverhalten, bei der Alterungsbeständigkeit und der höhere Rohstoffpreis.

Ungünstige Eigenschaften, die mehr oder weniger allen Pflanzenölen anhaften und dafür verantwortlich sind, dass man ihnen nachsagt, keine Basis für Hochleistungsschmierstoffe sein zu können: Urteile und Vorurteile, die ursächlich für Akzeptanzprobleme solcher Öle sind.Gemeinsames Ziel der Verbundpartner Fuchs Petrolub AG, Bergische Universität Wuppertal und Institut für fluidtechnische Antriebe und Steuerungen (IFAS) der RWTH Aachen war es, Wege zu finden, das Potenzial des Rohstoffs Raps zu erforschen und auszuschöpfen. Ein Erfolg des Projektes würde ein wichtiger Impuls sein, die Akzeptanz von Bio-Schmierstoffen am Markt wesentlich zu steigern.

Im Mittelpunkt der Forschungs- und Entwicklungsarbeit stand folgerichtig: Die Vorteile des Rohstoffs erhalten und die Nachteile durch geeignete chemische Veränderungen und Modifizierungen auszumerzen. Für den Schmierstoff-Spezialisten Fuchs galt es zusätzlich, Erkenntnisse und Ergebnisse zu gewinnen, die zu verbesserten Formulierungen neuartiger Hochleistungs-Bioöle führen. Den Projektpartnern ist es während der mehrjährigen Forschungs- und Entwicklungsarbeit gelungen, die Rapsöl-Nachteile in den Griff zu bekommen. Durch Modifikationen konnte das Öl so verändert werden, dass sich die Eigenschaften in allen Problembereichen, vor allem also der Alterungsbeständigkeit, der Hydrolysebeständigkeit und dem Tieftemperaturverhalten, entscheidend verbesserten. Beispiel Alterungsverhalten: Natürliche Pflanzenöle wie Rapsöl unterliegen einer im Vergleich zu Mineralölen schnelleren Alterung. Folge sind kürzere Ölwechselintervalle, die den Einsatz für Betreiber unattraktiv macht - jeder Öl-Austausch verursacht schließlich hohe Kosten.

Ein Punkt, der maßgeblich Ursache für den bevorzugten Einsatz von Mineralölprodukten ist. Gründe für das schnelle Altern des natürlichen Pflanzenöls sind unter anderem unerwünschte chemische Reaktionen mehrfach ungesättigter Fettsäuren: Je geringer ihr Anteil ist, desto größer ist die Stabilität des Öls. Durch eine Kombination von technischen Verfahren wurde es möglich, den Anteil mehrfach ungesättigter Fettsäuren zu senken und so die Lebensdauer der Öle deutlich zu verlängern - und dies ohne Verschlechterung anderer Eigenschaften wie des Verhaltens bei Kälte.

Bio-Öl-Zustandsüberwachung erhöht Kundenakzeptanz

Eine zentrale Rolle bei der Erforschung und Weiterentwicklung des Rapsöls spielte die Ölzustandsüberwachung. Die Idee dahinter: dem Anwender optimale Einsatzsicherheit zu bieten ] gerade bei Verwendung bisher als alterungsanfällig angesehener Bio-Hydrauliköle wichtig für die Kundenakzeptanz.Die Fuchs Petrolub AG und das IFAS entwickelten einen Sensor, die so genannte „Elektronische Nase“. Der Sensor „riecht“ am Öl und untersucht auf diese Weise die Ölgase beziehungsweise die Ölmoleküle. Dieser indirekte Nachweis liefert wichtige Zusammenhänge wie Qualität und Zustand des Untersuchungsgegenstandes: Ist das Öl zu alt oder zeigt die Leistungskurve nach unten, kann sofort ein Wechsel eingeleitet werden.

Die permanente Ölzustandsüberwachung trägt zu einer deutlichen Verbesserung der Betriebssicherheit und Wirtschaftlichkeit bei, denn Probleme können frühzeitig erkannt werden und das Öl ist bis zum Ende seiner Leistungsfähigkeit nutzbar. Die Ergebnisse zeigen, dass die Projektbeteiligten das richtige „Näs-chen“ hatten: Es ist durch gezielte Modifizierung möglich, aus Rapsöl Hochleistungs-Hydrauliköle zu formulieren. Hydrauliköle, die den Vergleich mit mineralölbasischen Produkten nicht scheuen brauchen! Die gewonnenen Erkenntnisse sind auf viele an-dere Pflanzenöle übertragbar, da sie gleiche oder ähnliche Eigenschaften wie Rapsöl besitzen. Klar ist jetzt: Schmierstoffe auf Pflanzenölbasis fristen zu Unrecht ein Nischendasein.

Selbst ihr Kostennachteil gegenüber Mineralölprodukten ist kein Argument gegen ihren Einsatz: Zum einen können technische Vorteile wie lange Lebensdauer, Verschleißschutz und Emissionsminderung oft in Euro und Cent umgerechnet werden. Zum anderen fördert seit 2000 das Bundesministerium für Verbraucherschutz, Ernährung und Landwirtschaft (BMVEL) mit dem Markteinführungsprogramm „Biogene Treib- und Schmierstoffe“ den Einsatz von Bioschmierstoffen. Betreiber, die bereit sind, auf umweltfreundliche Produkte umzurüsten, erhalten finanzielle Unterstützung. Das Ministerium bietet nicht nur finanzielle Hilfe bei der Umölung, sondern unterstützt, wie beim Verbundprojekt geschehen, die begleitende (wissenschaftliche) Forschung.