Industrie + Technik

Das Schweizer Spezialchemieunternehmen Clariant hat sich in drei Geschäftseinheiten organisiert. Der Umsatz ist gestiegen.Clariant setzte im Jahr 2022 etwa 5,2 Mrd. Schweizer Franken (CHF) um, 19 Prozent mehr als in Vorjahr. 17 Prozentpunkte kamen durch höhere Preise, 7 Prozentpunkte durch größere verkaufte Mengen. Währungseffekte schlugen mit minus 5 Prozentpunkten zu Buche. Die höheren Preise überkompensierten die gestiegenen Rohstoff- (+25 % im Jahresvergleich), Energie- (+35 %) und Logistikkosten (+6 %).Das saudi-arabische Unternehmen Sabic hält seit dem Jahr 2020 etwa ein Drittel der Clariant-Aktien (<link href="#nadc20234135278-fig-0001">Grafik). Die Dividende beträgt 0,42 CHF je Aktie nach 0,40 CHF im Jahr 2021.<figure xml:id="nadc20234135278-fig-0001"><figure><img alt="image" src="https://media.graphassets.com/5tVX1GKLR76pwxM3Go7s"><figcaption><label>Abb.1: </label>Geografische Verteilung der Clariant-Eigentümer (Aktien) im Jahr 2022.</figcaption></figure></figure><h2 type="main">Neue Geschäftseinheiten</h2>Clariant hat 2022 ein neues Organisationsmodell eingeführt. Seit Januar 2023 berichtet das Unternehmen dementsprechend:<list><listitem>Die Geschäftseinheit Care Chemicals enthält den früheren Geschäftsbereich Care Chemicals und die Geschäftseinheit Oil &amp; Mining Services (ehemals Teil des früheren Bereichs Natural Resources).</listitem><listitem>Die Geschäftseinheit Adsorbents &amp; Additives kombiniert die früheren Geschäftseinheiten Functional Minerals und Additives (beide ehemals Teil von Natural Resources).</listitem><listitem>Die Geschäftseinheit Catalysts entspricht dem früheren Bereich Catalysis.</listitem></list>Das Pigmentgeschäft hat Clariant Anfang des Jahres 2022 an ein Konsortium aus dem Pigmentproduzenten Heubach aus Langelsheim bei Goslar und SK Capital Partners verkauft. Clariant behält einen 20-Prozent-Anteil.Die Zahlen für das Jahr 2022 entsprechen noch der alten Geschäftsbereichsstruktur. Mit Care Chemicals setzte Clariant im Jahr 2022 etwa 2,1 Mrd. CHF um (+24 %). Zu den Produkten gehören Ethylenoxidderivative, etwa pflanzenbasierte Tenside für Körperwaschlotionen und Shampoos.Der Bereich Natural Resources setzte mit Adsorbentien und Additiven ebenfalls 2,1 Mrd. CHF (+20 %) um. Dazu gehört das Schichtsilikat Attapulgit; es reinigt etwa Rohstoffe für Kraftstoffe aus erneuerbaren Quellen wie Agrarreststoffen. Im Oktober hat Clariant das US-amerikanische Attapulgit-Geschäft der BASF gekauft.Der Umsatz mit Katalysatoren stieg auf etwa 1,0 Mrd. CHF (+9 %). Sie entfernen beispielsweise Verunreinigungen aus Pyrolyseölen, die aus Kunststoffabfällen entstehen. Wegen der Sunliquid-Bioethanol-Anlage in Rumänien, die Bioethanol aus Agrarreststoffen wie Stroh produziert, verbuchte Clariant minus 220 Mio. CHF. Gründe waren das verzögerte Anlaufen, höhere Betriebskosten und die geringe Finanzleistung der Anlage. MB<h2 type="main">Conrad Keijzer, Clariant-Vorstandsvorsitzender</h2>Zur Organisation: Wir haben nur noch drei statt fünf Geschäftseinheiten. Diese sind nach Marktsegmenten und nicht nach Produkten organisiert. Mit den Maßnahmen, die wir im Zuge der Implementierung unseres neuen Organisationsmodells umgesetzt haben, ist das Unternehmen für Wachstum in den kommenden Jahren gut aufgestellt.Über Sunliquid: Es gab Schwierigkeiten beim Start unserer Bioethanol-Anlage in Rumänien. Wir liefern dort bereits an Kunden. Die Produktion ist jedoch noch nicht profitabel. Sie funktioniert mit Biomasse, und dieser Rohstoff ist schwerer zu verarbeiten als fossile Rohstoffe. Das konkrete Problem in diesem Fall ist, dass der Zuckergehalt des Strohs in Rumänien niedriger ist als der des Strohs in Deutschland, wo wir es getestet haben. Foto: Clariant<img alt="image" src="https://media.graphassets.com/2xEWBVLyT7ixfjQCehTj">

Bilanz Clariant 2022

Adsorbieren und katalysieren

Das Schweizer Spezialchemieunternehmen Clariant hat sich in drei Geschäftseinheiten organisiert. Der Umsatz ist gestiegen.Clariant setzte im Jahr 2022 etwa 5,2 Mrd. Schweizer Franken (CHF) um, 19 Prozent mehr als in Vorjahr. 17 Prozentpunkte kamen durch höhere Preise, 7 Prozentpunkte durch größer...

In der Diagnostik, beim Umweltmonitoring und bei der Überwachung von Wasser sind Endotoxine zu erfassen. Dafür werden nun Analysenverfahren entwickelt, bei denen mit bloßem Auge erkennbar ist, ob Proben diese Schadstoffe enthalten.Endotoxine verursachen Krankheiten, die zum Tod führen können. Diese Toxine sind Bestandteile der Lipopolysaccharide der äußeren Zellmembran gramnegativer Bakterien. Lebende Bakterien setzen sie über die Abgabe äußerer Membranvesikel frei, oder sie entstehen als Zerfallsprodukte abgestorbener Bakterien.Schon wenn geringe Mengen Endotoxine mit der Blutbahn in Berührung kommen, können sie Fieber auslösen. Hohe Endotoxinbelastungen lösen beim Menschen Atemwegserkrankungen aus, darunter Bronchitis, Lungenentzündung, Asthma bronchiale und allergische asthmatische Erkrankungen.1) Aus diesen Gründen überwachen die Betreiber Endotoxinkonzentrationen unter anderem in Tierställen, Getreidemühlen, Futtermittelbetrieben, bei Abfallentsorgern und in Klimaanlagen, und bei erhöhter Endotoxinbelastung greifen die Gesundheitsämter ein. In medizinischen Einrichtungen wird das Dialysewasser beprobt. Oberflächen von Medizinprodukten sind generell auf Endotoxinbelastung zu untersuchen.<h2 type="main">Der Test mit dem Blut des Krebses</h2>Ein gängiges Nachweisverfahren auf Endotoxine ist der Limulus-Amöbozyten-Lysat-Test (LAL). Dieser In-vitro-Test erfordert einen wässrigen Extrakt (Lysat) der Blutzellen (Amöbozyten) des Pfeilschwanzkrebses (Limulus polyphemus, <link href="#nadc20234134834-fig-0001">Foto). Enthält die Probe Endotoxine, trübt sich das LAL und bildet einen festen Gel-Clot. Das aus den Pfeilschwanzkrebs-Amöbozyten gewonnene Lysat enthält ein Proenzym, das sich nach Zugabe des Endotoxins zum aktiven Enzym umwandelt. Dieses reagiert mit einem zugesetzten, an den Farbstoff p-Nitroanilin gekoppelten synthetischen Peptid. Bei dieser Reaktion wird p-Nitroanilin frei. Dies lässt sich an einem Farbumschlag von farblos nach gelb erkennen und photometrisch bestimmen. Der Intensitätsanstieg der Färbung ist dabei direkt proportional zur Endotoxinkonzentration.<figure xml:id="nadc20234134834-fig-0001"><figure><img alt="image" src="https://media.graphassets.com/079iGcJLTKmGQ6Tmdtu0"><figcaption><label>Abb.1: </label>Sein Blut benötigt man klassischerweise für den biochemischen Nachweis von Endotoxinen: Pfeilschwanzkrebs Limulus polyphemus. Wikimedia commons</figcaption></figure></figure>Im Labor kann dazu ein Mikroplatten-Reader dienen, der zum Beispiel mit der turbidimetrischen Methode zwischen 0,005 und 1 EU·mL–1 oder mit der chromogenkinetischen Methode von 0,005 bis 50 EU·mL–1 misst. Der LAL-Test dient dazu, Infusionen und Dialysate zu prüfen.2)Die Kaskade enzymatischer Reaktionen reagiert allerdings empfindlich auf kleine Veränderungen der Probenzusammensetzung. Zu Störstoffen zählen Desinfektionsmittel (zum Beispiel Peroxide) und β-Glucane, das sind Polysaccharide aus Zellwänden. Diese Störstoffe sind etwa in Filtern für die Arzneimittel-Sterilfiltration und können beim LAL-Test die Anwesenheit von Endotoxinen vortäuschen. Wegen falsch positiver Testergebnisses werden endotoxinfreie Chargen verworfen. Ebenso können extreme pH-Werte oder eine starke Trübung oder Färbung der Probe die Aussagekraft eines LAL-Tests beeinträchtigen.3)Aus der Perspektive des Tierschutzes erscheint es fragwürdig, jährlich einer Million Pfeilschwanzkrebse ein Drittel ihres Bluts aus dem Herz zu entnehmen und sie dann ins Meer zurückzubringen. Ob und wie sehr diese Blutentnahme ihnen schadet, ist nicht bekannt, aber inzwischen gelten sie als gefährdete Art.4) Ein Liter Pfeilschwanzkrebsblut kostet 15 000 Euro.<h2 type="main">Synthetische Proteine mit Faktor C</h2>Die wichtige Komponente des Pfeilschwanzkrebsbluts, das Protein Faktor C, lässt sich biotechnisch herstellen. Spezielle Mikroorganismen produzieren es auf der Basis einer synthetischen DNA mit der Bauanleitung für den Faktor. Das Verfahren nennt sich rFC (rekombinante Faktor-C-Produktion), das analytische Verfahren rFC-Test. Er ist eine offizielle Alternative zum LAL-Test (Europäisches Arzneibuch 8.8, Kapitel 5.1.10). Die Endotoxine werden über Fluoreszenzdetektion quantifiziert.5)<h2 type="main">Physikalische Verfahren: Kontaktwinkelmessungen</h2>Die biochemischen In-vitro-Tests auf Endotoxine sind aufwendig und teuer. Eine physikalische Strategie beruht darauf, dass Tröpfchen, die den Analyten enthalten, bestimmte Oberflächen benetzen. Gemessen werden dann typische Kenngrößen für die Benetzbarkeit wie Oberflächenspannung oder Kontaktwinkel (Randwinkel im Drei-Phasen-Gebiet).6)Kontaktwinkelmessungen (<link href="#nadc20234134834-fig-0002">Abbildung oben) erlauben Aussagen über die Wechselwirkungen zwischen einer Oberfläche und einer Flüssigkeit. Dazu wird ein Tropfen davon aufgebracht. Bei kleinem Kontaktwinkel ist der Tropfen flach, die Flüssigkeit benetzt die Oberfläche. Umgekehrt bei großem Kontaktwinkel: Die Flüssigkeit benetzt die Oberfläche kaum, und die Grenzfläche bleibt möglichst klein. Ein Wassertropfen wird beispielsweise auf einer hydrophilen Oberfläche flach liegen. Enthält der Tropfen jedoch Moleküle mit tensidischen Eigenschaften, Endotoxine zählen dazu, senken sie die Benetzbarkeit.<figure xml:id="nadc20234134834-fig-0002"><figure><img alt="image" src="https://media.graphassets.com/cbotcDB9RcK8sZzLHNw1"><figcaption><label>Abb.2: </label>Prinzip der Kontaktwinkelmessung. Wikimedia commons</figcaption></figure></figure>Die Benetzbarkeit von Oberflächen und damit der Kontaktwinkel ändert sich daher konzentrationsabhängig mit den Endotoxinen im Tröpfchen. Darauf basieren erste Ansätze zur Detektion von Endotoxinen und auch generell von Amphiphilen.Die derzeit üblichen Verfahren mit Kontaktwinkelmessung haben einen grundsätzlichen Nachteil: Sie messen stets die Eigenschaften des ganzen Tropfens. Spurenanalytik ist so nicht möglich. Die braucht man aber für medizinische Diagnosen oder für Umwelt-Monitoring.<h2 type="main">Gleitwinkel-Experiment</h2>Eine neue Idee für die Spurenanalyse sieht folgendermaßen aus: Das Endotoxin wird innerhalb des Tropfens an der Grenzfläche zur Kontaktoberfläche konzentriert. Diese Anreicherung ändert in der endotoxinreichen Zone die Oberflächenrauigkeit und somit die Mobilität des Tropfens.Bei der Versuchsanordnung werden selbstorganisierende, mit einem Silikonölmonolayer als äußerer Schicht funktionalisierte mikrostrukturierte Oberflächen verwendet. Dabei kommt es zu lokalen Fehlordnungen der Mikrotextur. Der Tropfen schmiegt sich also an eine teilweise glatte und teilweise durch Lücken unterbrochene Oberfläche an. Die Endotoxine sollen sich dabei durch Wechselwirkungen mit dem oberflächlichen Monolayer in den Regionen des Tropfens konzentrieren, die wesentlich für die statische Reibung verantwortlich sind.Um dies analytisch optimal zu nutzen, geht man von der Kontaktwinkelmessung zum Gleitwinkel-Experiment über: Der Tropfen wird auf der Kontaktoberfläche platziert. Er ruht also zunächst auf einer ebenen Fläche wie bei der Kontaktwinkelmessung. Anschließend wird die Kontaktoberfläche nach und nach geneigt, zum Beispiel um 0,5 Grad pro Sekunde. Schließlich ist ein Winkel erreicht, bei dem der Tropfen beginnt, sich zu bewegen.Dieser Gleitinitiierungswinkel wird zuweilen auch mit MSA bezeichnet (measured sliding angle). An diesem Punkt ist mit bloßem Auge erkennbar: „Der Tropfen läuft los.“7)Voraussetzung für das Funktionieren eines solchen Gleitwinkel-Experiments ist die Verteilung des Endotoxins innerhalb des Tropfens. Es sammelt sich an der Kontaktfläche, auf der der Tropfen haftet, und zwar insbesondere an den Fehlstellen des Monolayers. Für dieses Verteilungsverhalten des Analyten gibt es ein thermodynamisches Modell.8)Die gelöcherten Oberflächen ermöglichen es nach Yao et al., Endotoxine bei Konzentrationen von vier bis fünf Größenordnungen unterhalb der kritischen Mizellbildungskonzentrationen (CMA) mit dem bloßen Auge zu detektieren.8) Beim Heruntergleiten trennen sich Tropfen mit Analytmolekülen in unterschiedlicher Konzentration und mit unterschiedlichen Molekülgrößen in Tropfengruppen. So bremsen beispielsweise längere Analytmoleküle einen Tropfen stärker ab als kürzere. Mit dem Gehalt an Endotoxin sinkt die Laufstrecke des Tröpfchens.<h2 type="main">Vom Experiment zum standardisierten Verfahren</h2>Die monolayerbeschichtete Oberfläche lässt sich modifizieren. So sind mit entsprechender Beschichtung Endotoxine in Konzentrationen nachweisbar, die für Wasserqualitätstests relevant sind.9) Auch Lab-on-a-chip-Varianten wurden erprobt. Darüber hinaus ist das neue Verfahren zum Nachweis von Endotoxinspuren in Lab-on-a-chip-Assays integrierbar. Dabei lassen sich Tröpfchen mit unterschiedlichen Endotoxinkonzentrationen in Gruppen von konzentrationsgleichen Tröpfchen trennen. Oder Endotoxine unterschiedlicher molekularer Größe können unterschieden werden. Die Analyte sind üblicherweise in mikrolitergroßen Wassertropfen gelöst.Für die Zukunft wird es darauf ankommen, die Versuchsbedingungen auf Endotoxine oder auch auf Lipide, Lipopolysaccharide, Lipoproteine oder andere Amphiphile zu optimieren. Insbesondere wird es darum gehen, monolayerbeschichtete Oberflächen maßzuschneidern. Daraus könnten standardisierte Testverfahren, auch als Lab-on-a-chip-Ausführung entstehen.Der promovierte Chemiker Christian Ehrensberger ist freier Mitarbeiter der Nachrichten aus der Chemie.<h2 type="main">AUF EINEN BLICK</h2>Endotoxine, Zerfallsprodukte von Bakterien, verursachen Fieber, das tödlich sein kann. Daher müssen Kontaminationen unter anderem in medizinischen Einrichtungen detektiert werden.Das biochemische Standardverfahren braucht ein Protein aus dem Pfeilschwanzkrebs und ist entsprechend teuer.Das Protein lässt sich inzwischen zwar biotechnisch herstellen, das biochemische Verfahren bleibt allerdings fehleranfällig.Daher werden physikalische Verfahren entwickelt. Sie basieren auf der Benetzung modifizierter Oberflächen.<ul class="references" xml:id="nadc20234134834-bibl-0001" cited="no" style="numbered"><li xml:id="nadc20234134834-bib-0001">1 <a href="https://www.mikrobiologisches-labor.de/index.php/de/analytik/endotoxine" target="_blank">www.mikrobiologisches-labor.de/index.php/de/analytik/endotoxine</a> (Stand 19.2.2023)</li><li xml:id="nadc20234134834-bib-0002">2 <a href="https://flexikon.doccheck.com/de/Limulustest" target="_blank">flexikon.doccheck.com/de/Limulustest</a> (Stand 19.2.20223)</li><li xml:id="nadc20234134834-bib-0003">3 <a href="https://www.mikrobiologisches-labor.de/index.php/de/analytik/endotoxine" target="_blank">www.mikrobiologisches-labor.de/index.php/de/analytik/endotoxine</a> (Stand 19.2.2023)</li><li xml:id="nadc20234134834-bib-0004">4 <a href="https://www.nationalgeographic.de/tiere/2020/09/pfeilschwanzkrebse-darum-kostet-ein-liter-ihres-blutes-15000-eu" target="_blank">www.nationalgeographic.de/tiere/2020/09/pfeilschwanzkrebse-darum-kostet-ein-liter-ihres-blutes-15000-eu</a> (Stand 19.2.2023)</li><li xml:id="nadc20234134834-bib-0005">5 <a href="https://www.mikrobiologisches-labor.de/index.php/de/analytik/endotoxine" target="_blank">www.mikrobiologisches-labor.de/index.php/de/analytik/endotoxine</a> (Stand 19.2.2023)</li><li xml:id="nadc20234134834-bib-0006">6 <a href="https://www.ist.fraunhofer.de/de/kompetenzen/analytik-prueftechnik/kontaktwinkelmessung.html" target="_blank">www.ist.fraunhofer.de/de/kompetenzen/analytik-prueftechnik/kontaktwinkelmessung.html</a> (Stand 19.2.2023)</li><li xml:id="nadc20234134834-bib-0007">7 <a href="https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.langmuir.1c03206" target="_blank">pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.langmuir.1c03206</a> (Stand 19.2.2023)</li><li xml:id="nadc20234134834-bib-0008">8 Y. Yao, R. K. A. Bennett, Y. Xu et al. PNAS 2022, 119(43) e2211042119. doi: <accessionid ref="info:doi/10.1073/pnas.2211042119">10.1073/pnas.2211042119</accessionid></li><li xml:id="nadc20234134834-bib-0009">9 <a href="https://t1p.de/y07h6" target="_blank">t1p.de/y07h6</a> (Stand 8.11.2022)</li></ul>

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