Wie wird die in der Kosmetik verwendete Kieselsäure gewonnen?

Das Siliciumdioxid in kosmetischen Anwendungen kann natürlichen mineralischen Ursprungs sein. Es wird insbesondere aus siliciumdioxidreichen Gesteinen, wie Quarz, siliciumhaltigem Sand oder Diatomit. Letzterer ist ein Sedimentgestein, das aus mikroskopisch kleinen Fossilien einzelliger Algen, den sogenannten Diatomeen, besteht. Diese Lagerstätten werden mechanisch zerkleinert und anschließend gereinigt, um mineralische und organische Verunreinigungen zu entfernen. Das resultierende Produkt ist in der Regel ein feines, poröses Pulver, das als natürlich amorphes Siliciumdioxid. Seine ungeordnete Struktur macht es für kosmetische Anwendungen sicherer als das Siliciumdioxid kristalline, potenziell toxisch sein kann, wenn es in Form respirabler Partikel eingeatmet wird. Diese natürliche Form wird hauptsächlich wegen ihrer absorbierenden und mattierenden Eigenschaften.

Die in kosmetischen Formulierungen am häufigsten verwendete Form ist die gefällte Kieselsäure, auch als synthetische amorphe Kieselsäure bezeichnet. Sie wird durch eine chemische Reaktion von Natriumsilicat mit einer starken Säure, wie Schwefel- oder Salzsäure, gewonnen. Diese Reaktion, die in wässrigem Medium unter Rühren abläuft, führt zur Ausfällung von Kieselsäurepartikeln in Form eines Gels oder Pulvers. Die Synthesebedingungen (Temperatur, pH-Wert, Reaktionszeit) beeinflussen direkt die Partikelgröße, ihre Porosität und ihre Form, was die Herstellung von Qualitäten ermöglicht, die für verschiedene Anwendungen geeignet sind: Verdickungsmittel, Mattierungsmittel, Opazifizierungsmittel oder Strukturgeber. Diese Form ist hochrein und enthält keine kristalline Kieselsäure. Sie ist von Regulierungsbehörden wie der EFSA oder dem SCCS für die nicht-inhalative kosmetische Anwendung zugelassen.

Das Siliciumdioxid lässt sich auch in Form kolloidaler, das heißt in Wasser auf nanometrischer Skala verteilt. Diese Form wird durch kontrollierte Polymerisation von Kieselsäure in wässriger Lösung hergestellt. Der Prozess erzeugt eine stabile Suspension von sphärischen Nanopartikeln aus amorphem Siliciumdioxid, die üblicherweise einen Durchmesser zwischen 5 und 100 Nanometern aufweisen. Diese kolloidale Form wird hauptsächlich als Texturstabilisator oder zur Verstärkung des filmbildenden Effekts bestimmter Gele oder Seren eingesetzt. Ihr Einsatz in Kosmetika ist jedoch aufgrund von Bedenken im Zusammenhang mit Nanomaterialien, insbesondere wenn sie die Hautbarriere durchdringen oder eingeatmet werden könnten. Bei topischer Anwendung gelten diese Formen als sicher, solange sie nicht in Aerosolen oder als frei fliegendes Pulver inhaliert werden können.

Die verschiedenen in der Kosmetik verwendeten Silicaformen sind reguliert und von europäischen Gremien bewertet. Der Wissenschaftlicher Ausschuss für Verbrauchersicherheit (SCCS) hat 2015 bestätigt, dass amorphe, gefällte, hydratisierte oder kolloidale Kieselsäure kein Gesundheitsrisiko darstellt, wenn sie unter den empfohlenen Anwendungsbedingungen verwendet wird. Hingegen ist kristalline Kieselsäure natürlich im Sand oder Quarz vorkommend ist verboten in kosmetischen Produkten aufgrund ihrer potenziellen Toxizität bei Inhalation.

• Scientific Committee on Consumer Safety (SCCS). Opinion on Silica, Hydrated Silica, and Silica Surface Modified with Alkyl Silylates (nano form). Public Health (2015).

• KHOTSENG L. & al. Extraction and Synthesis of Silicon Nanoparticles (SiNPs) from Sugarcane Bagasse Ash: A Mini-Review. Applied Sciences (2022).

• KHOTSENG L. & al. Green synthesis of silica and silicon from agricultural residue sugarcane bagasse ash – a mini review. RSC Advances (2023).

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