Nachhaltige chemische Stoffe der Zukunft – Vom bloßen Kochen zum intelligenten Menü

ie Hauptemissionen der chemischen und pharmazeutischen Industrie sind nicht zuletzt aufgrund der Fortschritte im Umweltschutz in den letzten 30 Jahren weniger die entstehenden Abfälle und sonstigen Emissionen bei der Produktion, sondern vielmehr die Produkte, d.h. die Moleküle selbst. Mit Konzepten wie „Green Chemistry“ oder „Green Pharmacy“ wird bisher vorrangig die Veränderung der Rohstoffbasis und der Syntheserouten verbunden. Wenn gleich auch die Verbesserung der Eigenschaften der Stoffe selbst als wichtiger Punkt erwähnt wird (Anastas und Warner 1998), so spielt dies bisher in der Gesamtdiskussion kaum eine Rolle. Nachhaltige Chemie („Sustainable Chemistry“) verfolgt demgegenüber einen umfassenderen Ansatz. U.a. sind daher die Moleküle selbst kritisch zu betrachten und ist nach weniger problematischen Alternativen zu suchen.

Zentral hierfür ist der Begriff der Funktionalität. In diesem Kontext bezieht sich Funktionalität auf den gesamten Lebenszyklus eines Moleküls oder Produkte, nicht nur auf die Gebrauchsphase. Chemische Stoffe mit guter Funktionalität erfüllen daher nicht nur ihren Anwendungszweck optimal, sondern werden nach ihrer Anwendung in Kläranlagen, Böden und in anderen Umweltkompartimenten möglichst schnell und vollständig mineralisiert. Erst dann kann von guter Funktionalität und Eigensicherheit im umfassenden Sinn gesprochen werden. Ein wichtiger Ansatz für die Suche nach nachhaltigeren chemischen Stoffen ist daher u.a. das gezielte Moleküldesign, um Stoffe besserer Funktionalität sowohl hinsichtlich der Anwendung als auch hinsichtlich ihrer Umwelteigenschaften zu erhalten. Dieses Konzept nennt sich „Beniugn by Design“. Dieser Ansatz ist die Umsetzung des Vorsorgeprinzips auf stofflicher Ebene. Dafür zentral ist der Zusammenhang zwischen der chemischen Struktur eines chemischen Stoffs und den Eigenschaften, die notwendig sind, um eine gewünschte Funktionalität zu erfüllen. Wenn chemische Stoffe in der Kläranlage und der Umwelt leicht und schnell abgebaut werden, lässt sich die stoffliche Belastung der Umwelt signifikant reduzieren. Es erübrigen sich fortgeschrittene umwelttechnische Anstrengungen zum Gewässerschutz ebenso wie eine detaillierte Untersuchung von Verhalten und Wirkung der Stoffe, ihrer Metabolite und Transformationsprodukte.