Haarsprays und Haarfestiger gehören zu den meistgenutzten Kosmetikprodukten weltweit – und leider auch zu den umweltproblematischen. Die darin enthaltenen synthetischen Polymere sind biologisch nicht abbaubar, passieren Kläranlagen nahezu ungehindert und reichern sich als Mikroplastik in Gewässern, Böden und letztlich auch in der menschlichen Nahrungskette an. Eine echte, vollständig bioabbaubare Alternative für den Bereich Hairstyling fehlte bislang auf dem Markt – eine Herausforderung für die Materialforschung, der sich das Fraunhofer-Institut für Silicatforschung ISC und der Industriepartner IPPM Technologies GmbH gestellt haben. 

Gemeinsam haben Fraunhofer ISC und IPPM eine innovative Lösung mit umweltfreundlichen Materialien entwickelt: ein festigendes Haarspray auf Basis von Kieselsäure, das vollständig biologisch abbaubar ist und in seiner Festigungsleistung mit etablierten Marktprodukten mithalten kann.

Konsumenten fordern nachhaltige Alternativen

Politische Maßnahmen wie das seit 2023 EU-weite Verbot von synthetischen Kunststoff-Mikropartikeln in Kosmetikprodukten und ein wachsendes Umweltbewusstsein erhöhen den Druck auf die Kosmetikindustrie, Produkte ohne problematische Inhaltsstoffe zu entwickeln. Während Haarpflegeprodukte wie Shampoos inzwischen oft ohne Silikone oder synthetische Emulgatoren auskommen, fehlen bei Haarstyling-Produkten bisher noch vollständig biologisch abbaubare Lösungen. Die marktführenden Haarfestiger setzen weiterhin auf umweltbelastende Kunststoffe wie Polyvinylpyrrolidonderivate oder Polyacrylate kombiniert mit Tensiden, Filmverbesserern und UV-Schutz. Diese bilden nach dem Aufsprühen einen wasserunlöslichen Film auf dem Haar, der sich beim Duschen nur teilweise ablöst. Die Folge: beschwertes Haar mit weniger Volumen – und Mikroplastik im Abwasser.

Die Lösung: natürlicher Wirkstoff, neuartiger Mechanismus

Der Schlüssel der Entwicklung liegt in der gezielten Nutzung von Kieselsäure – einem in der Natur allgegenwärtigen, für Mensch und Umwelt unbedenklichen Stoff. Kieselsäure ist natürlicher Bestandteil unserer Umwelt. Sie kommt in Meeren und Böden vor und gelangt über Plankton und Pflanzen auch in unsere Nahrung. Sie ist weder toxisch noch schädlich, sondern wird sogar mit positiven Effekten wie Knochen- und Hautregeneration in Verbindung gebracht.

Technologischer Durchbruch: Kieselsäurevorstufen vernetzen direkt auf dem Haar

Anders als herkömmliche Produkte, die gelöste Kunststoffe enthalten, setzt die Neuentwicklung auf molekulare Vorstufen. Mithilfe eines speziell entwickelten Mikrowellenverfahrens synthetisierte das Projektteam sogenannte Silica-Cluster: chemisch vernetzte Kieselsäurevorstufen, die in einer auf natürlichen Inhaltsstoffen basierenden Formulierung lagerstabil in einer Sprühdose konfektioniert werden können.

Besonders innovativ ist der zugrunde liegende Wirkmechanismus: Anders als bei herkömmlichen Produkten, bei denen die gelösten synthetischen Kunststoffe als Film auf dem Haar abgelagert werden, sorgen die molekularen Vorstufen erst beim Aufsprühen für eine augenblickliche Vernetzungsreaktion. So entsteht ein dünner, geschmeidiger Kieselsäurefilm direkt auf der Haaroberfläche und festigt das Haar.

Leistungsstark und rückstandsfrei

In normierten Vergleichstests erzielt das neue Produkt eine konkurrenzfähige, teils sogar überlegene Festigungswirkung gegenüber etablierten Marktprodukten. Die äußere Schuppenschicht des Haares wird geglättet, die Haaroberfläche wird gleichmäßiger und weniger Reibung entsteht. Dadurch fühlt sich das Haar gleichzeitig kräftig und geschmeidig an und gibt der Frisur den gewünschten Halt. Beim Waschen löst sich der Kieselsäurefilm vollständig auf und bildet natürliche, wasserlösliche Monokieselsäure, die das Trinkwasser nicht belastet und unbedenklich für die Umwelt ist. Da sich keine Rückstände auf dem Haar bilden, bleibt das natürliche Haarvolumen erhalten. Die Silica-Cluster könnten also in Zukunft die in der Umwelt problematischen Kunststoffe wie Polyvinylpyrrolidon, Polyvinylacetat, Polyurethane, Polyacrylate oder Silikone in Haarsprays und anderen Stylingprodukten ersetzen.

Nachhaltige Entwicklung dank Forschungsförderung

Die Entwicklung markiert einen wichtigen Schritt hin zu nachhaltigem Haarstyling ohne Umweltkompromisse. Sie wurde im Rahmen eines ZIM-Kooperationsprojekts (Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand) öffentlich gefördert. Die Kombination von anwendungsorientiertem Material-Knowhow des Fraunhofer ISC und industrieller Expertise von IPPM Technologies bildete die Grundlage für diese nachhaltige Kosmetikentwicklung. Das Projektteam denkt bereits über weitere Anwendungen der speziell formulierten Kieselsäure nach.

Das umweltfreundliche Haarspray wird derzeit für die Abfüllung vorbereitet. Wenn alle Voraussetzungen erfüllt sind, kommt das Produkt bis Ende des Jahres 2026 auch auf dem Markt erhältlich sein.