Reichelt Chemietechnik Magazin
Von den Anfängen im alten Rom bis zur modernen Waschtechnik
Das Waschen von Textilien ist wichtige Alltagsaufgabe in Privathaushalten und Industrie. Nicht viele wissen jedoch, wie sich im Laufe der Geschichte des Waschens ein Handwerk mit enormem Know-how entwickelte. Auch die Geschichte der Hygiene ist eng mit dem Wunsch nach Sauberkeit verzahnt. Die Evolution des Waschens durch die Geschichte hinweg zu beleuchten, liefert interessante Erkenntnisse.
Das Handwerk des Waschens entsteht
Auch wenn es in der Geschichte einzelne Überlieferungen gibt, in denen Kleidung und Alltagsutensilien von unseren Vorfahren gewaschen wurden, so begann die Geschichte des Waschens als Handwerk im alten Rom. Zu dieser Zeit war die Ewige Stadt der Mittelpunkt der Zivilisation und hochwertige Textilien fanden Einzug in alle gesellschaftlichen Schichten.
So bildete sich langsam ein Handwerk aus, das sich der Reinigung diverser Textilmaterialien widmete. Die Handwerker wurden als Tuchwalker (lateinisch Fullones) bezeichnet. [1]
Was diente als „Waschmittel“ im alten Rom?
Die Handwerker verbesserten mit der Zeit ihre Fertigkeiten und konnten so hocheffizient waschen. Sie nutzten als Waschchemie vergorenen Urin – chemisch gesehen Ammoniak – und die bleichende Wirkung der Sonnenenergie.
Der Ammoniak ließ die Fasern aufquellen und erleichterte die Schmutzentfernung. Die Sonnenenergie regte Reaktionen der Farbstoffmoleküle an und es entstanden Sauerstoffradikale, die wiederum die Bindungen der Farbstoffmoleküle, etwa von Wein, zerstörten. Die Mechanik wurde durch Walken der Wäsche mit Füßen erzeugt.
Hierdurch ließen sich die Fullonen gut von anderen Handwerksgruppen unterscheiden. Denn trotz der Neuerungen im Laufe der Geschichte der Hygiene und der Geschichte des Waschens forderte der Wille zur Sauberkeit auch einen Tribut. Der Ammoniak schädigte die Füße und Lungen der Tuchwalker. Trotz der Nebenwirkungen der Arbeit waren Fullonen sehr erfolgreich, und das Waschen war nur einer ihrer lukrativen Services, mit dem sie Geld verdienten. Bis ins 19. Jahrhundert hinein wurde der Waschprozess aus der Antike mancherorts noch betrieben. [1], [2]
Der Sprung zu moderner Waschkunst
Das moderne Waschen beruht auf dem sogenannten Sinnerschen Kreis.
Werden einer oder zwei der vier Faktoren vergrößert, verkleinern sich automatisch die anderen Faktoren und umgekehrt. In einem energiesparenden Niedrigtemperatur-Waschprogramm wird eine effizientere Waschchemie benötigt und beim Verzicht auf Chemie sollten höhere Temperaturen und genügend Einwirkzeit sichergestellt sein. Dieses Grundprinzip hat zu einer Reihe von Innovationen hinsichtlich des Waschmittels geführt. Auch die verfahrenstechnischen Neuerungen beim Übergang von Handwäsche zur automatisierten Maschinenwäsche waren bahnbrechend. [3]
Das moderne Waschmittel
Das Waschen stellt viele Herausforderungen an die chemischen Formulierungen. Waschmittel gibt es flüssig oder als Pulver. Es enthält viele Bestandteile wie Tenside und Enzyme. Die älteste Tensid-Verbindung ist Seife, die eine lange Geschichte hat. Ihre Vorform wurde bereits vor 4000 Jahren durch Kochen von Fetten mit Holzasche gewonnen.
Chemisch gesehen ist Seife ein Natrium- oder Kaliumsalz von Fettsäuren. Diese liegen in wässriger Lösung als negativ geladene Tensid-Verbindungen vor, sogenannte anionische Tenside. Generell besitzen Tenside interessante Eigenschaften. Ein Teil des Tensidmoleküls ist geladen beziehungsweise polar und hydrophil. Dieser Teil richtet sich zum Wasser aus. Der andere Teil der Molekülkette ist hydrophob beziehungsweise wasserabweisend und richtet sich zu unpolaren Verschmutzungen aus. Dadurch können Tenside den unerwünschten Schmutz in Textilien umhüllen, binden und im Waschwasser abtransportieren.
Der Begriff „Enzym“ ist ein gutes Stichwort, wenn es um die Zukunft der modernen Waschmittel geht. Enzyme helfen, die Ressourcen effizient einzusetzen, um Textilien zu reinigen. Jedoch werden die meisten Enzyme durch gentechnisch veränderte Organismen hergestellt. Doch Gentechnik ist umstritten. Allerdings ist es möglich, durch innovative Herstellungsverfahren auch gentechnikfreie Alternativen anzubieten. [4], [5]
Von Handwäsche bis zur modernen Industriewaschmaschinen
Für das moderne Waschen ist die Umweltfreundlichkeit von entscheidender Bedeutung. Eine wichtige Komponente dabei ist die Waschtechnik. Von der Handwäsche bis zur Entwicklung der Maschinenwäsche waren bahnbrechende Innovationen vorausgegangen.
Die moderne Waschtechnik lässt sich grundsätzlich in Haushaltswaschmaschinen und Industriewaschmaschinen unterteilen. In die moderne Haushaltswaschmaschine sind bereits zahlreiche Sensoren integriert, was flexible Maschinewäsche, etwa unterschiedliche Temperatur- und Zeiteinstellungen, erlaubt. Die Energie- und Wasserverbräuche der Maschinen sind durch Kundenanforderungen und gesetzliche Vorgaben optimiert. Die Spannweite zwischen Herstellkosten und Gewinnmarge ist ausgereizt, was nur wenig Raum für Innovationen lässt.
Bei Industriewaschmaschinen unterliegt der ganze Prozess harschen Regelungen an waschtechnische und hygienische Qualität. Hier ist das Optimierungspotenzial noch auszuschöpfen.
Entwicklung von intelligenten automatisierten Waschmaschinen
Was ist jedoch eine Industriewaschmaschine? Neben den gängigen Bauformen der Waschtechnik existiert in Wäschereien die Waschstraße. Diese besteht aus bis zu ca. 15 aneinandergereihten Waschtrommeln, in denen die Wäsche von einem Wäscheschritt zum anderen kontinuierlich gereicht wird.
Am Ende wird die Wäsche durch eine Presse entwässert und automatisiert in den Trocknungs- und Sortierprozess überreicht. In einer solchen Industriewaschmaschine ist bereits eine Wasserrückgewinnung vorgesehen. Für komplexe Verfahrensabläufe wie der Wasserrückgewinnung müssen auch die Dosiertechnik und Funktionalität der Schläuche weiterentwickelt werden. Förderleitungen, Gummischläuche und Druckschläuche müssen gegenüber den eingesetzten Chemikalien beständig sein und den betriebsbedingt vorliegenden Drücken und Temperaturen standhalten können.
Waschmaschinen im industriellen Umfeld dosieren vorwiegend Flüssigwaschmittel statt Waschpulver. Der Grund: Waschpulver lässt sich nicht so automatisiert und flexibel in der Dosiereinheit mischen und es entstehen Rückstände auf der Wäsche, die zu Prozessfehlern führen können. Die Dosiertechnik sollte deshalb digitalisiert vorliegen und hochpräzise sein. Hierfür wird die Dosiertechnik regelmäßig gewartet und kalibriert.
Für die Digitalisierung des Waschens ist die Integration der Sensoren in die Schlauchtechnik ebenfalls notwendig, um etwa Strömung und Druck in Wiedergewinnungsprozessen kontrollieren zu können. Hierbei kann es notwendig sein, die Schläuche mit Schlauchverbindern und anderen Verbindungsstücken auszustatten. Denn mitunter ist es besser, die Messungen im Bypass durchzuführen, da die Proben zunächst vorgefiltert und gekühlt sein sollten.
Die hier dargestellte Innovation, etwa im Bereich der Schlauchtechnik, mag zwar nur ein Baustein auf dem Weg zu intelligenten automatisierten Industriewaschmaschinen sein. Gleichwohl ist sie von hoher Bedeutung.
Alle Elemente, wie Sensorik, Dosiertechnik und Datenanalyse, sollten aufeinander angepasst sein. Dann kann auch, wie die aktuelle Forschung zeigt, die künstliche Intelligenz in den Waschmaschinen sehr effizient zum Einsatz kommen, um eine intelligente Prozessautomatisierung beim Waschen zu erreichen. Die Geschichte des Waschens ist keineswegs zu Ende und die Zukunft bleibt spannend. [6],[7]
Quellen: [1]: https://www.spiegel.de/wirtschaft/alte-berufe-der-urinwaescher-stellte-sein-eigenes-waschmittel-her-a-835739.html [2]: https://www.wir-hier.de/chemie-im-alltag/chemie-einfach-erklaert/detail/warum-bleichen-farben-in-der-sonne-aus [3]: https://de.wikipedia.org/wiki/Sinnerscher_Kreis [4]: https://www.lernhelfer.de/schuelerlexikon/chemie-abitur/artikel/seifen-und-waschmittel [5]: https://schrotundkorn.de/umwelt/effizient-aber-umstritten [6]: https://www.kannegiesser.com/de/de/produkte/waschtechnik/waschstrassen.html [7]: https://daa-fue-nrw.de/fileadmin/Standorte/daa-fue-nrw/Publikationen/praeview_2-2021_0809_Wo__hler_et_al.pdf
Bildquellen: Beitragsbild | © Janis Smits – stock.adobe.com Fresko aus der Fullonica (Walkerei) | © WolfgangRieger, Public domain, via Wikimedia Commons Anionisches Tensid Natriumlaurat | © Roland.chem, CC0, via Wikimedia Commons Industriewaschmaschinen für die Textilwäsche | © Sondem – stock.adobe.com