Die Enkel des Weißen Riesen

Wie heute gewaschen wird

Der Anblick der Wäsche nach dem Öffnen der Trommel lässt schaudern: Die vor dem Waschen noch weißen Shorts erstrahlen in zartem Rosa, das blau-weiße Lieblings-T-Shirt hat sich in eine rötlich-blaue Farbkombination verwandelt, der einst weiße Kragen des schicken Hemds ist ebenfalls rot getönt. Und das alles nur, weil die neue rote Freizeithose beim ersten Waschgang kräftig Farbe gelassen hat – sie ist „ausgeblutet“, wie gewiefte Hausfrauen diese Art des Wäscheterrors nennen.

Wer wenig Ahnung vom richtigen Waschen hat oder beim Vorsortieren der Wäsche unachtsam ist, kann beim Reinigen seiner Textilien leicht ein blaues (oder rotes) Wunder erleben. Die Vielzahl an unterschiedlichen Stoffen, Fasertypen und Farben moderner Kleidungsstücke machen das Waschen nicht gerade einfacher. Sie haben zudem dafür gesorgt, dass die Hersteller immer mehr Waschmittelsorten auf den Markt bringen, die für Laien nicht immer leicht der passenden Wäsche zuzuordnen sind. Außer pulverförmigem Waschmittel stehen in den Supermarktregalen deren kompaktere Varianten, die Megaperls oder Tabs, neben Flüssigreinigern – als Voll-, Fein- oder Colorwaschmittel –, außerdem Weichspüler, Wasserenthärter, Bügelhilfen und etliche andere Zusätze.

Unterschiedliche Fasern erfordern eine unterschiedliche Behandlung. Um dem gerecht zu werden, entwickeln die Waschmittelchemiker ständig neue Wirkstoffe, die jeweils bestimmte Anforderungen erfüllen. „Neuartige Textilien müssen bei der Entwicklung neuer Waschmittel berücksichtigt werden“, sagt Marion Neumann, Pressesprecherin des Düsseldorfer Chemiekonzerns Henkel, der – unter anderem mit den Marken Persil und Weißer Riese – den deutschen Waschmittelmarkt mit einem Anteil von fast 34 Prozent anführt.

So haben Forscher des Chemiekonzerns BASF Tenside entwickelt, die beim Waschen kaum Schaum bilden. Während reichlich Schaum bei besonders empfindlichen Textilien wie Wolle oder Gardinenstoff gewollt ist, um die Fasern vor Abrieb zu schützen, behindert er beim Waschen robusterer Kleidungsstücke die reinigende Wirkung der Tenside – der waschaktiven Inhaltsstoffe, die für das Ablösen des Schmutzes vom Stoff verantwortlich sind (siehe Kasten „Der Schmutz hebt ab“).

Wissenschaftler am Bereich Physikalische Chemie der Universität Dortmund sind ebenfalls Tensiden auf der Spur, die spezielle Eigenschaften beim Waschen haben. Das Team um Prof. Alfons Geiger untersucht dazu mit Hilfe molekulardynamischer Simulationen den Ablauf chemischer Reaktionen der Tensidmoleküle. Die Simulationsrechnungen sollen die Struktur der Moleküle und die Zusammensetzung molekularer Mischungen klären, um festzustellen, ob sie eine gewünschte Eigenschaft als Wirkstoff besitzen.

Ein anderes Ziel der Waschmittelchemiker: Auch bei niedrigen Temperaturen von 30 oder 40 Grad Celsius sollen die Waschmittel eine ähnlich hohe Waschkraft erreichen wie bei 60 oder 95 Grad – damit sich Bunt- und Feinwäsche ebenso effektiv reinigen lässt wie Kochwäsche. Daher suchen etwa die Forscher bei der BASF nach neuartigen Tensiden, die ihre fettlösende Wirkung sogar bereits bei Wassertemperaturen um 20 Grad Celsius entfalten.

„Die Entwicklung von Enzymen mit einem breiteren Wirkungsspektrum ist ebenfalls ein Ziel der Waschmittelentwicklung“, sagt Henkel-Sprecherin Neumann. „Denn es gibt Schmutzsorten, die sich nur schwer entfernen lassen – zum Beispiel Tennisasche oder erbrochener Möhrenbrei.“

Für die Industrie ist die Erforschung neuer Waschmittelbestandteile von großer Bedeutung. Denn der Erfolg des Wäschewaschens hängt neben der Waschdauer und der Waschtemperatur vor allem von der Zusammensetzung des Waschmittels ab. Substanzen, die den Schmutz noch wirksamer als bislang vom Textilgewebe trennen, stehen daher auf der Wunschliste der Waschmittelanbieter ganz oben – nicht zuletzt, weil sie ein besonders sparsames Waschen ermöglichen.

Seit drei Jahrzehnten treibt die Entwicklung wirksamerer Waschmittel – zusammen mit der Einführung zunehmend ausgefeilterer Waschprogramme „intelligenter“ Waschmaschinen – den Trend zum sparsameren Verbrauch an. „Während in den siebziger Jahren für einen Vollwaschgang etwa 300 Gramm Waschmittel benötigt wurden, sind heute nur noch rund 70 Gramm erforderlich“, sagt Dr. Volker Schwendemann, der bei der BASF in Ludwigshafen für die weltweite Produktentwicklung von Waschmittelrohstoffen verantwortlich ist. Auch der Wasser- und Energiebedarf ging drastisch zurück: Moderne Waschmaschinen verbrauchen nur noch ein Viertel der Wassermenge, die vor 30 Jahren nötig war, gleichzeitig ist der Stromverbrauch um etwa zwei Drittel gesunken.

Ein andere Möglichkeit zum Sparen bieten die Waschprogramme. „ Doch bisher gab es bei Kurzwaschgängen oft das Problem, dass hartnäckiger Schmutz nur mit viel Glück in der verkürzten Waschzeit zu entfernen war“, erklärt Marion Neumann. Manches kurz gewaschene Wäschestück musste daher eine zweite Runde in der Waschtrommel drehen, um vom Schmutz befreit zu werden – und der Zeitspareffekt durch die Kurzwäsche war dahin. Mit einer seit einigen Monaten erhältlichen Variante von Persil „mit spezieller Kurzwasch-Formel“ soll das nicht mehr nötig sein.

Auch der Waschmittelverbrauch sinkt. So werden in Deutschland heute pro Jahr rund 650 000 Tonnen Waschmittel in die Maschinen gekippt – das entspricht einem Bedarf von rund 8 Kilogramm pro Einwohner. Vor einigen Jahren waren es noch rund 10 Kilogramm. Zur Senkung des Verbrauchs hat neben effektiveren waschaktiven Substanzen vor allem die Einführung kompakter Waschmittelformen geführt: Konzentrate, Tabs und Megaperls enthalten weniger Füllmaterial. Daher kommt man pro Waschgang mit deutlich weniger Waschmittel aus.

Doch der sparsamere Umgang mit Wasser, Strom und chemischen Substanzen ist nicht das einzige Ziel der Waschmittelentwickler. Sie trachten zudem nach Stoffen, die die Wäsche schonen und das Waschen bequemer und sicherer machen. So stehen auf dem Programm der BASF-Forscher beispielsweise Additive zur Verbesserung des Farb- und Faserschutzes: Substanzen, die Brüche und Verschlingungen der Gewebefasern durch die mechanische Belastung in der Waschmaschine verhindern. Andere Zusätze sollen Färbungen fixieren und das Anhaften von Schmutzpartikeln erschweren. Dafür haben Chemiker der Ciba Spezialitätenchemie in Grenzach-Wyhlen bei Basel eine neuartige Bleichsubstanz entwickelt. Sie greift Farbstoffe an, die durch Ausbluten aus einem Wäschestück entwichen sind, und verändert sie so, dass sie farblos werden – und damit keine Gefahr mehr für helles Gewebe in der Maschine sind.

Was früher mit Schmutzwäsche geschah

Das erste Waschmittel war reines Wasser, das kalt verwendet wurde. Später entdeckten die Menschen, dass sich die Reinigungswirkung des Wassers erhöhen lässt, wenn man es erwärmt. Um Haut und Kleidung gründlich zu reinigen, reicht Wasser allein allerdings nicht aus. Denn es ist ein polares Molekül: Positive und negative elektrische Ladungen sind wegen der speziellen räumlichen Anordnung des Sauerstoff-Atoms und der beiden Wasserstoff-Atome nicht gleichmäßig verteilt, sondern das Molekül besitzt zwei Enden mit einem positiven und einem negativen elektrischen Ladungsüberschuss. Daher kann Wasser zwar mit Hilfe elektrischer Anziehungskräfte andere polare Stoffe lösen, zum Beispiel viele Salze – bei unpolaren Stoffen wie Fetten aber versagt seine Reinigungskraft. Außerdem perlt das Wasser von der Oberfläche vieler Stoffe ab.

Daher benutzten die Menschen schon im Altertum Zusätze, die sie dem Wasser zum Waschen beifügten. Zum Beispiel Seife: Wann sie zum ersten Mal als Hilfsmittel beim Waschen verwendet wurde, ist unbekannt. Die älteste bekannte Rezeptur für ihre Herstellung stammt aus der Zeit um 2500 v.Chr. Gefunden wurde sie in Tello, einer sumerischen Stadt in Mesopotamien im heutigen Irak. Das Seifenrezept ist in Keilschrift in eine Tonschiefertafel geritzt: Man nehme 1 Liter Öl und 5,5 Liter Pottasche, um die Seife anzurühren. Die Pottasche gewann man aus der Asche kaliumreicher Pflanzen, zum Beispiel aus verbrannten Dattelpalmen oder Tannenzapfen. Dabei entstand Kaliumkarbonat – die eigentliche waschaktive Substanz. Sie unterstützt den Waschprozess, indem sie die Fasern der Wäschestücke aufquellen lässt, wodurch sich der Schmutz abhebt.

Auch bei den Ägyptern fand man Hinweise auf die Verwendung von Seife als Waschmittel. Sie benutzten dazu Soda, das sie als Mineral in Salzseen oder aus der Bodenkruste gewannen. Ägyptische Dokumente aus der Zeit um 600 v.Chr. berichten, dass tierische Öle oder pflanzliche Fette mit Soda vermischt und gekocht wurden, um Seife herzustellen.

Später gerieten die Erkenntnisse über die Seifenherstellung in Vergessenheit. Römer und Griechen wuschen ihre Wäsche jahrhundertelang mit Aschenlauge und salbten ihren Körper mit Öl. Auf die Idee, Öl und Asche zu mischen und zu Seife zu verkochen, kamen sie nicht. Neben Pottasche war als Waschmittel auch Seifenkraut gebräuchlich, dessen Wurzeln mit Wasser einen schäumenden Aufguss ergeben.

Die Römer kannten noch eine andere Quelle, um an waschaktive chemische Verbindungen zu kommen: Sie reinigten ihre Kleidungsstücke in verfaultem Urin von Menschen und Tieren, der alkalischen Ammoniak enthielt. Römische Hausfrauen gaben die Bekleidung den durchweg männlichen Wäschern, die im Grunde Urinspezialisten waren. Ihre Arbeit war nicht gerade angenehm, aber dafür sehr lukrativ. Die reinigende Wirkung von Seife wurde in Rom erst im zweiten Jahrhundert neu entdeckt.

Besonders großes Geschick im Seifenkochen entwickelten die Araber im 7. und 8. Jahrhundert – in der Zeit nach Gründung des Islam durch Mohammed. Indem sie Pottasche oder Soda mit Ätzkalk (Kalziumhydroxid) behandelten, stellten die orientalischen Alchemisten die ersten festen Seifen her. Mit der Ausbreitung des Islam gelangte ihre Kunst über Spanien auch nach Europa. Im frühen Mittelalter entwickelten sich rund um das Mittelmeer mehrere große Zentren des Seifensiederhandwerks.

Zum Reinigen der Kleidung benutzten die Frauen Seife und Holzasche. Sie füllten die Asche in kleine Leinensäckchen ab, legten diese in einen Waschbottich, packten die Wäsche dazu und begossen das Ganze mit heißem Wasser, in dem die Seife gelöst war. Wurde das Wasser zu kalt, zapften sie es unten wieder ab und erhitzten die Lauge erneut. Kleinwäsche wurde meist in einem Topf auf dem Herd gekocht. Um die Wäsche zu reinigen, wurde sie auf Steine geschlagen, im Bottich gestampft oder an einem Waschbrett gerieben. Dadurch löste sich der Schmutz leichter von den Fasern. Zum Bleichen und Trocknen breitete man die Wäsche in der Sonne aus.

Mit Beginn der Industrialisierung und dem damit einhergehenden Aufschwung der Textilindustrie stieg Anfang des 19. Jahrhunderts der Bedarf an Seife rasant. Die Seifensiedereien stießen bald an ihre Grenzen, die Rohstoffe Talg und Pottasche wurden knapp. Die Versorgung mit den nötigen Rohstoffen kam erst durch die Entdeckung eines chemischen Verfahrens – des so genannten Leblanc-Verfahrens – wieder in Gang, mit dem sich Soda preisgünstig und in großen Mengen herstellen ließ. Das führte zu einer industriellen Massenfertigung von Seife, die bis zum Beginn des 20. Jahrhunderts das alleinige Wasch- und Reinigungsmittel blieb. Daneben verwendeten die Hausfrauen so genanntes Bleichsoda. Diese 1878 erstmals auf den Markt gebrachte Substanz diente zum Einweichen und Enthärten des Wassers.

Das erste Vollwaschmittel kam 1907 auf den Markt. Es enthielt neben Seifenpulver und Soda die chemischen Verbindungen Natriumperborat als Bleichmittel und Natriumsilicat als Stabilisator. Diese beiden Substanzen standen auch Pate bei der Namensgebung für das erste industrielle Waschmittel: Persil.

Die Entwicklung der heutigen Chemie der Waschrohstoffe begann in den zwanziger Jahren des 20. Jahrhunderts. So lernten die Chemiker, Fettsäuren und Fettsäureester in Alkohole zu verwandeln, die beispielsweise mit Schwefelsäure zu Alkalisulfaten umgesetzt wurden und die Grundlage spezieller Waschmittel für Feinwäsche bildeten. Das erste Feinwaschmittel konnte man 1928 unter dem Namen Fewa kaufen.

Etwa zur selben Zeit begann auch die Entwicklung von Tensiden als waschaktive Substanzen. Sie bestehen aus unterschiedlich langen Ketten von Ethylenoxid, die mit verschiedenen anderen chemischen Stoffen versetzt werden. Anlass für diese Innovation war schierer Mangel: Die Knappheit von Fetten als Rohstoff für die Seifenherstellung zwischen den beiden Weltkriegen drängte die Forscher zur Suche nach synthetischen Alternativen. Die recht preiswert produzierbaren Tenside, deren Ausgangsstoff erst Steinkohle, später Erdöl war, wurden zunächst unter die teure Seife gemischt. Inzwischen haben sie die Seife als waschaktive Substanz in den Waschmitteln völlig ersetzt. Als weitere Inhaltsstoffe synthetischer Waschmittel kamen in den fünfziger Jahren Polyamide als optische Aufheller sowie Parfümöle hinzu. Enzyme als waschaktive Substanzen werden seit Anfang der siebziger Jahre eingesetzt.

Wie Textilien noch sauberer werden sollen

Ein zukünftiger Trend sind so genannte Mikroemulsionen. Sie sollen die benötigte Menge an Waschmittel pro Waschgang gegenüber Tabs und Megaperls noch weiter reduzieren. Mikroemulsionen sind eine Mischung aus Tröpfchen von Wasser und Öl. Die Beigabe von Öl hat den Zweck, das Entfernen ölhaltiger Schmutzteilchen von Textilien zu erleichtern. Anders als gewöhnliche Mischungen von Wasser und Öl sind Mikroemulsionen allerdings nicht trüb, sondern vollkommen klar. Der Grund ist, dass die beiden Substanzen extrem fein miteinander vermischt sind. Dafür sorgen spezielle Tenside – Stoffe, die auch in den bislang gebräuchlichen Waschmitteln für die reinigende Wirkung sorgen. Das Dreigespann Wasser, Öl und Tenside soll ein besonders effektives Waschen ermöglichen. Bis es Waschmittel in Form von Mikroemulsionen zu kaufen gibt, werden aber wohl noch ein paar Jahre vergehen.

Derweil feilen etliche Unternehmen an Technologien, die Waschmittel fast ganz überflüssig machen könnten. So stellten vor knapp drei Jahren der japanische Elektrokonzern Sanyo und das koreanische Unternehmen Daewoo die ersten Ultraschall-Waschmaschinen vor. Sie nutzen eine Kombination aus Elektrolyse – einer elektrochemischen Zerlegung des Wassers – und Ultraschallwellen zum Säubern der Textilien: Der Ultraschall erzeugt zahllose winzige Bläschen im Wasser, die die Schmutzpartikel aus der Wäsche lösen. Gleichzeitig wird über zwei in der Waschtrommel angebrachte Elektroden eine elektrische Spannung erzeugt, die einen Teil des Wassers in chemisch aktiven Sauerstoff und hypochlorige Säure spaltet. Diese beiden Substanzen greifen den gelösten Schmutz an und zersetzen ihn. Nur für besonders hartnäckige Flecken muss man weiterhin Waschmittel zugeben. In Japan sind Ultraschall-Waschmaschinen inzwischen auf dem Markt. Ihr Preis: rund 125 000 Yen – das entspricht etwa 1000 Euro.

Noch einen Schritt weiter gehen Walid Daoud und John Xin von der Technischen Universität Hongkong. Sie präsentierten vor kurzem in der Fachzeitschrift Nature Textilien, die sich selbst von Verschmutzungen befreien. Die Baumwollfasern der Kleidungsstücke sind mit einer dünnen Schicht aus rund 20 Nanometer (Millionstel Millimeter) kleinen Partikeln aus Titandioxid überzogen. Fällt Sonnenlicht darauf, wird der Schmutz, der an dem Gewebe haftet, zerstört: Der ultraviolette Anteil des Sonnenlichts setzt Elektronen in den Titandioxid-Partikeln frei, die mit Luftsauerstoff reagieren. Die dadurch entstehenden Sauerstoff-Radikale zerteilen den Schmutz in winzige Bestandteile. Um diese Wirkung zu erreichen, erhitzten die beiden Forscher das mit der Titanverbindung beschichtete Baumwollgewebe auf fast 100 Grad Celsius und legten es anschließend drei Stunden in kochendes Wasser, damit sich die Titandioxid-Teilchen in einer bestimmten Kristallstruktur anordnen. Offen lassen die Wissenschaftler in ihrem Bericht jedoch, ob die freien Radikale auch die menschliche Haut angreifen und wie lange es dauert, um einen deftigen Fleck per Sonnenlicht zu eliminieren. ■

Ralf Butscher