Greens4Coating - Entwicklung einer antimikrobiell wirksamen und hoch beständigen Oberflächenbeschichtung für Alltagsgegenstände mit intelligentem Wirkspektrum durch innovative Kombination von Pflanzenstoffen als Additivierung

Ziel des Projekts

Das Projektziel bei „Greens4Coating“ ist die Entwicklung einer innovativen, antimikrobiellen und hoch beständigen Beschichtung für Gebrauchsgegenstände, wobei die Funktionswirkstoffe aus natürlichen, biobasierten Pflanzenstoffen respektive deren Extrakte wie Thymol, Carvacrol und Zimtöl bestehen.

Die Neuheit bei dieser Produktentwicklung liegt im Nutzbarmachen von pflanzlichen Stoffen als Additiv für Beschichtungen. Darunter zählen Stoffe wie Extrakte oder Öle aus Zimt insbesondere Zimtaldehyd, Thymol, Carvacrol, ggf. Nisin und eventuell pflanzliche Chitosan-Quellen.

Durch den Einsatz solcher wirksamen und kontaktaktiven Beschichtungen im Alltag sinkt das Risiko einer Ansteckung und der Hygienestandard steigt signifikant. Ein wichtiger Vorteil dieser Oberflächenbeschichtung ist die Vermeidung persistenter Probleme bei der Verwendung von herkömmlichen, flüssigen Desinfektionsmitteln wie z. B. der Entwicklung von Resistenzen sowie möglicherweise gesundheitsschädliche Folgen, die durch Reinigungsfehler entstehen. Mikroorganismen sollen beim ersten Kontakt mit der Beschichtung inaktiviert werden, sodass die Ausbreitung und Vermehrung von Anfang an vermieden werden. Durch das sich selbst desinfizierende Schichtstoffsystem am Beispiel haushaltsüblicher Oberflächen kann das Risiko vor Ansteckung oder Verbreitung von Erregern drastisch minimiert werden. Die innovative Beschichtung hat somit durch die antimikrobielle Wirkung von Pflanzenstoffe ein Alleinstellungsmerkmal, wodurch aktiv und ohne zusätzlichen externen Aufwand Mikroorganismen unschädlich gemacht werden können.

Alle zu untersuchenden Bio-Stoffe besitzen ein bestimmtes Wirkspektrum und eine in der Literatur bekannte minimale Hemmkonzentration (MHK), die sich je nach entsprechenden Mikroorganismen und / oder Stämme unterscheidet. Die Herausforderung des Projekts besteht dabei in der Entwicklung der richtigen Kombination aus den vorgestellten Stoffen und eine stabile Einarbeitung in ausgewählte Bindemittel, um erstens die Wirksamkeit maximal zu halten und um zweitens die Beschichtung so beständig wie möglich zu realisieren.

Die Entwicklung eines neuen Lacksystems unter Einbeziehung natürlicher Rohstoffe als Additive bietet eine vielversprechende Lösung zur Reduktion der Umweltbelastung. Konventionelle Lacke enthalten häufig synthetische Chemikalien und Lösungsmittel, die sowohl während der Produktion als auch während der Anwendung und Entsorgung schädliche Umweltauswirkungen haben können. Durch den Einsatz von natürlichen Rohstoffen wie pflanzlichen Ölen, Harzen und Wachsen könnte die Emission von flüchtigen organischen Verbindungen (VOCs) signifikant reduziert und gleichzeitig die biologische Abbaubarkeit des Lacksystems erhöht werden. Diese umweltfreundliche Alternative trägt nicht nur zur Reduktion von Schadstoffen in der Atmosphäre bei, sondern fördert auch die Nutzung erneuerbarer Ressourcen und die Entwicklung nachhaltiger industrieller Prozesse. Darüber hinaus kann mit diesem Forschungsprojekt proaktiv einer möglichen Anpassung von regulatorischen Abhängigkeiten entgegengewirkt werden, gerade dann, wenn Substanzen aus verschiedensten Gründen einem Verbot unterliegen. Aus der Praxis sind verschieden Produkte bekannt, die Faktoren wie Ressourcenknappheit, Kreislaufwirtschaft oder Unbedenklichkeit versuchen zu verbessern.

Bei den meisten (multi-)funktionalen Beschichtungen mit antimikrobieller Wirkung werden entweder quaternäre Ammoniumverbindungen oder metallische (Nano)Partikel wie Silber oder Kupfer verwendet. Diese Stoffe sind zwar Stand der Technik, betrachtet man allerdings Kriterien wie effizientere Rückführbarkeit, den Verbrauch dieser Ressourcen oder auch Aspekte für Mensch und Umwelt, wird schnell deutlich, dass Lacksysteme mit diesen Partikeln ein weitreichendes Problem darstellen können.

Ferner sind einige Forschungsprojekte bekannt, die an natürlichen (Wirk-)Additiven für Beschichtungen arbeiten, wie z. B. Schichtentwicklungen mit Chitosan. Obwohl gemäß der Berichterstattung eine antimikrobielle Wirksamkeit oft nachgewiesen werden kann, erreichen sie oft nicht den industriellen Standard hinsichtlich der technischen Anforderungen wie Beständigkeiten oder Festigkeiten.

Daher soll das Projekt „Greens4Coating“ bei den Nachteilen der bisherigen Systeme ansetzen und mit einer intelligenten, neuartigen Schichtentwicklung Biostoffe als funktionale Additive in die technische Anwendung bringen. Die Additive selbst sind teilweise gut erforscht, jedoch fehlt oft die produktbezogene Umsetzung. Diese Lücke wollen wir mit diesem Kooperationsprojekt angehen, um Lacksysteme mit innovativer Ressourcennutzung noch zukunftsfähiger, nachhaltiger und effektiver zu gestalten.