Behandlung von Abwässern aus der Kosmetikindustrie

Abschnitte

• Einführung
• Die Kosmetikindustrie
• Die Chemie der Kosmetik
• Behandlung von Abwässern aus der Kosmetikindustrie
• Zusammenfassung

Einführung

Das Wort „Kosmetik“ stammt vom griechischen „kosmetikós“ (bezogen auf Verzierung) und umfasst alle Produkte, die Menschen seit der Urzeit für ihr Aussehen und ihre persönliche Hygiene verwenden.

Kosmetikprodukte wurden ursprünglich handgefertigt, haben sich jedoch aufgrund der steigenden Nachfrage und Entwicklung zu einem der florierendsten Industriesektoren auf dem Markt entwickelt.

Wie wir in späteren Kapiteln sehen werden, beinhaltet die Herstellung dieser Produkte die Verwendung einer Vielzahl organischer und anorganischer Verbindungen, von denen viele toxisch sind, was zu einer starken Kontamination der in den Fabriken entstehenden Abwässer führt.

Viele dieser Verbindungen können durch konventionelle Verfahren wie physikalisch-chemische Behandlungen (Sedimentation/Flotation/Filtration usw.) sowie aerobe oder anaerobe biologische Behandlungen aus dem Abwasser entfernt werden. Andere enthalten jedoch hohe Konzentrationen an refraktärer CSB, sodass komplexere Behandlungen angewendet werden müssen, um die gesetzlichen Anforderungen für die Abwasserableitung zu erfüllen.

Dieser Artikel nennt die gebräuchlichsten Verbindungen, die bei der Herstellung von Kosmetika verwendet werden, sowie die verschiedenen derzeit eingesetzten Behandlungsoptionen zur Reinigung ihrer Abwässer.

Er weist auch auf die Anwendbarkeit der fortschrittlichsten Technologien wie POA und die Betrachtung des Vakuumverdampfungsprozesses hin, die sowohl für die Rückgewinnung und Behandlung separierter Abwässer als auch für die Behandlung des gesamten Abwasseranfalls anwendbar sind.

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Die Kosmetikindustrie

Große Kosmetikunternehmen erwirtschaften jährlich Milliarden von Dollar und wurden im 20. Jahrhundert von Chemikern und Apothekern in den USA und Frankreich gegründet.

Derzeit werden ungiftige und hypoallergene Produkte gesucht, um jene zu ersetzen, die viele Jahre lang als Hautaufheller und Straffungsmittel verwendet wurden und gefährliche chemische Elemente wie Quecksilber, Blei und Arsen enthielten, bis sie aufgrund ihrer Toxizität verboten wurden.

Die heutige Kosmetikindustrie umfasst Bereiche wie Chemie, Biologie, Pharmazie und Medizin.

Die von der Food and Drug Administration (FDA) gegebene Definition besagt, dass ein Kosmetikum eine „Substanz ist, die auf den menschlichen Körper aufgetragen werden soll, um zu reinigen, zu verschönern oder das Aussehen zu verändern, ohne die Struktur oder Funktionen des Körpers zu beeinflussen.“

Kosmetikprodukte werden nach einer Formel hergestellt, die vier Komponenten umfasst, nämlich:

• Wirkstoff
• Hilfsstoff oder Träger
• Zusatzstoffe
• Korrektoren

Auf dieser Basis werden Produkte für verschiedene Anwendungen hergestellt, darunter Cremes oder Lotionen zur Hautpflege, Behandlungen zur Kaschierung von Hautunreinheiten, Lippen- und Nagelfarbprodukte usw.

Im Allgemeinen decken die Teilbranchen der Kosmetikindustrie folgende Bereiche ab:

• Parfüms und Duftstoffe
• Dekorative oder Farbkosmetik (Make-up)
• Hautpflegeprodukte
• Haarpflegeprodukte
• Reinigungs- und Hygieneprodukte

Je nach Weltregion und deren kulturellen Einflüssen gibt es psychologische Trends, die den Konsum unterschiedlicher Produkte fördern, abhängig von ihrer Prioritätsreihenfolge, wie in der folgenden Grafik dargestellt, die auf einer statistischen Studie der führenden Unternehmen der Branche basiert:

Die Chemie der Kosmetik

Die am häufigsten in Kosmetika verwendeten Grundstoffe erfüllen eine bestimmte Funktion in der Produktzusammensetzung.

Dazu gehören Konservierungsmittel, die die Haltbarkeit verlängern, Emulgatoren, die helfen, Flüssigkeiten mit Fetten zu verbinden, Bakterizide, die die Bildung von Mikroorganismen wie Pilzen verhindern, Antioxidantien, die die Mischung vor Oxidation durch Luft schützen, und Geliermittel, die ihr eine cremige Textur verleihen.

Die chemischen Verbindungen, die zur Erzielung der genannten Wirkungen der Inhaltsstoffe verwendet werden, können je nach Herkunft des Produkts und dessen Kosten erheblich variieren. Es werden auch tierische oder pflanzliche Verbindungen eingesetzt. Einige der verwendeten Verbindungen sind:

• Phenol und Phenyl
• Siloxane
• Phthalate
• Butylhydroxyanisol (BHA)
• Diethanolamin (DEA)
• Formaldehyd
• Mineralöle
• Weitere aus Erdöl gewonnene Inhaltsstoffe sind Methylsilanol, Ozokerit, mikrokristallines Wachs, Vaseline, Ceresin und Propylenglykol
• Triclosan
• Natriumlaurylsulfat
• Farbstoffe
• Aluminium
• Milchsäure
• Casein
• Adrenalin
• Bienenwachs
• Propolis
• Albumin
• Biotin
• Seide
• Spermaceti
• Kollagen
• Keratine
• Glycerin oder Glycerol
• Meeresöl
• Gelatine
• Schildkrötenöl
• Moschusöl
• Laktose
• Harnsäure
• Provitamin A, Beta-Carotin, b-Carotin oder Carotin
• Panthenol

Behandlung von Abwässern aus der Kosmetikindustrie

Angesichts der großen Vielfalt der in der Kosmetikindustrie herstellbaren Produkte sowie ihrer unterschiedlichen Eigenschaften und potenziellen Toxizitäten ist es sehr schwierig, eine spezifische Abwasserbehandlung zu charakterisieren; nach Durchsicht verschiedener Abwasseranalysen wurde jedoch Folgendes als repräsentativ für eine solche Industrie angenommen:

Typische analytische Analyse für industrielles Kosmetikabwasser

Parameter	Konzentration in mg/l (vor TSS)	Konzentration in mg/l (nach TSS)
BSB5	1910	1495
CSB	3436	2720
Schwebstoffe (SS)	980	124
Biologische Abbaubarkeit	–	0,39
pH	7	8
Tenside	>100	47,5
Öle und Fette	>100	32

Eine übliche Behandlung, die meist als Primärbehandlung durchgeführt wird, ist die physikalisch-chemische Behandlung, die darauf abzielt, absetzbare und aufschwimmende Stoffe zu entfernen, gefolgt von einer Sekundärbehandlung, die üblicherweise spezifisch für jeden Abwassertyp ist.

Biologische Behandlungen, ob aerob oder anaerob, erzielen nur bei besser biologisch abbaubaren Abwässern gute Ergebnisse. Bei weniger biologisch abbaubaren Abwässern werden häufig chemische Oxidationsbehandlungssysteme wie POA oder Vakuumverdampfung eingesetzt.

Vakuumverdampfung ist besonders anwendbar, wenn die Fabrik überschüssige Energie in Form von Dampf oder Warmwasser hat und die Abwässer so getrennt und behandelt werden können, dass die Konzentrationen der Endableitung deutlich reduziert werden.

Zusammenfassung

Die weltweite Produktion der Kosmetikindustrie steigt stetig aufgrund der wachsenden Nachfrage nach Produkten, die die physischen Zeichen der natürlichen Alterung verzögern oder korrigieren sollen.

Einige der zur Herstellung dieser Produkte verwendeten Komponenten sind jedoch oft toxisch, was die Behandlung der entstehenden Abfälle und Abwässer mit konventionellen Methoden erschwert.

Die typische Behandlungsstrecke besteht zu Beginn aus einer physikalisch-chemischen Behandlung, die darauf abzielt, absetzbare und aufschwimmende Stoffe zu entfernen, gefolgt von einer Sekundärbehandlung, die üblicherweise spezifisch für jeden Abwassertyp ist.

Biologische Prozesse, ob aerob oder anaerob, erzielen nur bei besser biologisch abbaubaren Abwässern gute Ergebnisse. Bei weniger biologisch abbaubaren Abwässern werden häufig chemische Oxidationsbehandlungssysteme wie AOPs oder Vakuumverdampfung eingesetzt.

Vakuumverdampfung ist besonders anwendbar, wenn die Fabrik überschüssige Energie in Form von Dampf oder Warmwasser hat und die Abwässer so getrennt und behandelt werden können, dass die Konzentrationen der Endableitung deutlich reduziert werden.

Bibliographie und Internetquellen

https://www.uco.es/idep/images/documentos/masteres/comercio-exterior-internacionalizacion/ejemplo-tfm-comercio.pdf
https://www.elmundo.es/economia/2017/07/24/5968bab046163f54588b4631.html
https://forbes.es/empresas/43235/la-cosmetica-ya-no-solo-tiene-que-ver-con-la-estetica/
https://iquimicas.com/composicion-quimica-de-los-cosmeticos/