Nowatorskie technologie przetwarzania i

PROEKOLOGICZNE TECHNOLOGIE PRZETWARZANIA
I ZAGOSPODAROWANIA ODPADÓW GLICERYNOWYCH,
POWSTAŁYCH PRZY PRODUKCJI BIODIESLA
Przedmiotem rozwiązania są nowatorskie, proekologiczne technologie przetwarzania
i zagospodarowania odpadów glicerynowych powstałych przy produkcji estrów alkilowych
kwasów tłuszczowych, znajdujących obecnie największe zastosowanie przy produkcji
biodiesla (dwanaście zgłoszeń patentowych w U.P. RP).
Obserwowany ostatnio znaczny wzrost cen ropy naftowej, perspektywa jej wyczerpania
w ciągu najbliższych kilkudziesięciu lat, niestabilna sytuacja polityczna na Bliskim
Wschodzie oraz brak jej zapasów jest stymulatorem rozwoju produkcji biopaliw w wielu
krajach świata. W Unii Europejskiej kładzie się bardzo duży nacisk na rozwój technologii
produkcji paliw alternatywnych. Utworzona dnia 8 maja 2003 Dyrektywa Parlamentu
Europejskiego nr 2003/30/EC reguluje kwestię użycia biopaliw oraz odnawialnych źródeł
energii do celów transportowych. Dyrektywa ta pozostawia Państwom Członkowskim wolną
rękę w zakresie wdrożenia legislacji promującej biopaliwa, jednocześnie określając
minimalne ich ilości, które muszą być wprowadzone do obrotu. Zakłada się, że w 2005 roku
paliwa powinny zawierać 2% biokomponentów, w 2010 5,75% i 20% w roku 2020.
W związku z powyższym w krajach UE prowadzone są prace związane z budową
i rozbudową istniejących instalacji do produkcji biopaliw.
Biopaliwa do silników wysokoprężnych otrzymuje się z olejów roślinnych (głównie
rzepakowego) metodą transestryfikacji triglicerydów alkoholami alkilowymi, najczęściej
metanolem, w obecności katalizatorów kwaśnych i/lub alkalicznych (kwas siarkowy,
wodorotlenek sodowy). Schemat reakcji otrzymywania estrów alkilowych kwasów
tłuszczowych przebiega w sposób następujący:
R1COOCH2
R1COOR4
CH2OH
katalizator
R1COOCH + 3R4OH
R2COOR4
R3COOCH2
R3COOR4
triglicerydy
(oleje, tłuszcze)
monoalkohol
(np. alkohol
metylowy)
mieszanina estrów
alkilowych kwasów
tłuszczowych
+
CH2OH
CH2OH
gliceryna
(glicerol)
Strona 1 z 6
Gliceryna jest ubocznym produktem i powstaje zawsze w ilości >12 % w stosunku do
otrzymanych estrów, niezależnie od rodzaju katalizatora, urządzenia lub technologii.
W praktyce nie jest to czysta gliceryna, lecz mieszanina gliceryny, mono-di-triglicerydów,
katalizatora, alkoholu alkilowego, soli lub kwasów tłuszczowych, białek, fosfolipidów oraz
innych zanieczyszczeń.
W celu rozdzielenia odpadów glicerynowych, powstałych przy produkcji estrów
alkilowych wyższych kwasów tłuszczowych (biodiesla), stosuje się różne drogie
i skomplikowane, a w efekcie nieopłacalne finansowo metody. Niektóre czasopisma sugerują
wylewanie odpadów glicerynowych na pola lub spalanie ich w dużych kotłowniach. Jednak
wobec
przewidywanego
wzrostu
produkcji,
proponowane
metody
mogą
być
niewystarczające. Już dziś produkcja biodiesla w skali światowej sięga kilkaset milionów
litrów.
W Polsce Rafineria w Trzebini, rocznie produkuje ponad 100 tysięcy ton biodiesla
i przetwarza odpad glicerynowy na glicerynę farmaceutyczną, destylowaną w warunkach
próżni. Pomimo wysokich nakładów finansowych koniecznych do otrzymania czystej
gliceryny jej ceny wciąż spadają. W ciągu roku ceny gliceryny farmaceutycznej spadły
z 4,5 zł/kg do 1,6 zł/kg.
Ta gwałtowna nadwyżka i spadek cen gliceryny na całym świecie zmusza firmy do
szukania nowych sposobów przetwarzania i zagospodarowania odpadów glicerynowych
powstałych przy produkcji biodiesla. Należy podkreślić, że amerykański przemysł
oleochemiczny przeznaczył duże sumy na badania związane z poszukiwaniem nowych
zastosowań gliceryny. Powołały też niezależne zespoły badawcze, które pracują m.in. nad
zastosowaniami gliceryny jako środków przeciwoblodzeniowych do samolotów oraz środków
przeciwzamarzających do chłodnic samochodowych.
Firma INWEX z Kielc opracowała już dwanaście proekologicznych sposobów
przetwarzania odpadów gliceryny bez jej drogiego, skomplikowanego rozdzielania. Tymi
nowatorskimi metodami otrzymuje się nawet kilkaset nowych, tanich produktów o unikalnych
właściwościach fizyko-chemicznych przeznaczonych do użycia w wielu gałęziach przemysłu.
Nowe biodegradalne, wielofunkcyjne komponenty otrzymane po chemicznym
przetworzeniu odpadów glicerynowych, bez ich rozdzielania znajdą zastosowanie głównie
jako środki
emulgujące, myjące, biobójcze, chelatujące, natłuszczające, inhibitujące,
przeciwzatarciowe, przeciwzużyciowe, flotujące i inne.
Strona 2 z 6
Jednak najszersze zastosowanie znajdą jako środki powierzchniowo czynne używane
w następujących dziedzinach:
1. Produkty gospodarstwa domowego.
Stosowane w środkach czyszczących do miękkich i twardych powierzchni np. do
metali, tworzyw sztucznych, szkła, ceramiki, podłóg, sanitariatów, do mycia wanien,
piekarników, płytek i kafelków, płynów do naczyń. Mogą służyć jako środki do prania
tekstyliów, jako środki do końcowej pielęgnacji po praniu np. środek ożywiający
barwę, środek płuczący, środek usztywniający i ułatwiający prasowanie, do prania
dywanów,
do mycia szyb okiennych i samochodowych, oraz jako dodatki do
szamponów samochodowych.
2. Środki czyszczące w przemyśle.
Jako środki czyszczące
same i/lub zawierające rozpuszczalniki, wodne środki
czyszczące w środowisku alkalicznym, neutralnym i kwaśnym. Środki czyszczące
w przemyśle spożywczym, w szczególności do mycia butelek, miejscowego
czyszczenia i mycia w mleczarniach i browarach, do mycia samochodów osobowych,
ciężarowych, wagonów i cystern przy myciu ręcznym i automatycznym. Jednocześnie
mogą zawierać środki pasywujące i osuszające metale – zapobiegające korozji po
myciu.
3. Środki dezynfekujące w przemyśle spożywczym.
Stabilizacja emulsji oleju w wodzie np. w majonezach, sosach i wody w oleju np.
margaryna, produkcja i przetwarzanie keksów, gum do żucia, lodów, karmelu,
czekolady, pieczywa, produktów w proszku (mleko, napoje, budynie itp.) kiełbasa,
sery.
4. Związki chelatujące i konserwujące w rolnictwie.
Znakomicie nadają się do związków ochrony roślin, nawozów mineralnych, soli
zapobiegających zbrylaniu (proszki, granulaty), ponieważ związki powierzchniowo –
czynne tworzą na powierzchni kryształu hydrofobową warstwę zabezpieczającą przed
wodą.
Stosowane
są
również
jako
biodegradalne
środki
chelatujące
do mikroelementów (Fe, Cr, Mn, Zn, Cu, Co). Niskie dynamiczne napięcie
powierzchniowe umożliwia większą retencję i zatrzymywanie się na liściach środków
ochrony roślin, nawozów i mikroelementów.
Strona 3 z 6
5. Środki w tworzeniu syntetycznych włókien i przemyśle włókienniczym.
Środki obróbki wstępnej włókien, tworzenie włókien jedwabiu wiskozowego,
preparacja przędzalnicza i natłuszczanie włókien, środki wspomagające farbowanie,
ożywianie barw, środki impregnujące, środki antystatyczne, środki wspomagające
drukowanie, środki flokujące i powlekające, środki emulgujące i piorące.
6. Związki antystatyczne w przemyśle tworzyw sztucznych.
Tworzenie emulsji, polimerów perełkowych, pianek, mikrokapsli i pochodnych, środki
do oddzielania form na wtryskarkach, do barwienia tworzyw sztucznych
i do antystatycznej obróbki tworzyw.
7. Inhibitory w przemyśle obróbkowym.
Nadają się do i przy tworzeniu cieczy chłodząco – smarującej przy wiórowej
i bezwiórowej obróbce metali, do wytwarzania niepalnych, ekologicznych olejów
hydraulicznych i hartowniczych, past polerskich, środków oddzielających formę,
wodozmywalnych olejów i smarów do tłoczenia i ciągnienia. Jako inhibitory
trawienia, inhibitory korozji, podczas i po procesie obróbki metali, środki myjące,
oczyszczające i suszące obrabiane detale.
8. Inhibitory do wydobywania i przetwarzania ropy naftowej.
Służą do pozyskiwania ropy naftowej do doemulgowania, jako detergent w płuczkach,
jako inhibitory przy wydobywaniu i rafinacji ropy naftowej, do usuwania olejów
z warstwy powierzchniowej, do polepszania iniekcyjności przy nawodorowaniu złoża,
jako parafinowe inhibitory korozji itp.
9. Katalizatory, inhibitory w dodatkach uszlachetniających w przemyśle naftowym;
Dodatki uszlachetniające do paliw silnikowych (silniki z zapłonem iskrowym
i samoczynnym), turbin samolotowych, olejów opałowych i różnorakich smarów.
10. Związki do tworzenia past i powłok ochronnych.
Szczególnie przydatne do tworzenia różnorakich past polerskich, ochronnych,
pielęgnacyjnych np. do butów, podłóg, mebli, lakierów samochodowych i innych
przedmiotów używanych w gospodarstwie domowym i przemyśle.
Strona 4 z 6
11. Związki antystatyczne w przemyśle celulozowym i papierniczym.
Nadają się do usuwania żywicy przy uzyskiwaniu masy celulozowej i tworzeniu
papieru, środków sklejających papier i ich dyspergowaniu lub emulgowaniu, przy
uszlachetnianiu papieru, do mycia i czyszczenia maszyn, walców itp., do sortowania
i spilśniania, do odzyskiwania starego papieru, do odzyskiwania włókna i zwiększania
wytrzymałości w stanie mokrym.
12. Związki garbujące w przemyśle skórzanym.
Służą do obróbki wstępnej skóry, garbowania skóry, obróbki końcowej mokrej
(np. natłuszczania) lub suchej (apretura) skóry i pielęgnacji skóry oraz jako środki
wspomagające przebarwianie przy farbowaniu skór, do kąpieli piklującej, garbującej
i innych.
13. Środki w przemyśle fotograficznym.
Środki wspomagające zraszanie, antystatyki, środki smarujące, emulgujące,
dyspergujące do tworzenia różnorakiej emulsji i rozszczepiania substancji biologicznie
aktywnej, dodatki do kąpieli przetwarzających, uczulających i wywołujących.
14. Związki w przemyśle farmaceutycznym (również w środkach odkażających).
Substancja
biologicznie
aktywna
może
zostać
celowo
aktywowana
przez
biodegradalne związki powierzchniowo – czynne w czasie przygotowania, w celu
kontrolowania resorbcji i mieszalności.
15. Związki w galwanotechnice i lakiernictwie.
Ekologiczne
związki
mają
bardzo
duże
zastosowanie
w
galwanotechnice
i lakiernictwie, do dokładnego usuwania tłuszczu i innych zanieczyszczeń
z powierzchni galwanicznych i lakierowanych detali oraz jako wysoce efektywne
dodatki do kąpieli trawiących, galwanizujących i pasywujących.
16. Inhibitory korozji.
Związki powierzchniowo – czynne otrzymane z odpadów glicerynowych okazały się
wysoce efektywnymi inhibitorami korozji zarówno w układach wodnych jak
i olejowych.
17. Biocydy i środki pianotwórcze przy zwalczaniu pożarów (gaśnice pianowe).
Strona 5 z 6
18. Związki powierzchniowo – czynne jako inhibitory korozji w górnictwie w górnictwie
i we flotacji rud:
-
przy obróbce szklanych przedmiotów w celu zmniejszenia zapylenia krzemionką
-
do zmniejszenie zapylenia (kurzu) w trakcie procesów mielenia skał, kamienia, rudy,
węgla itp.
-
przy pompowaniu drobno zmielonego węgla za pomocą wodnych dyspersji przez
rurociąg.
19. Związki przydatne do budowy ulic (jako dodatki asfaltu, betonu) oraz do mycia ulic,
chodników, placów, pomników.
20. Związki w różnorakich środkach klejących.
21. Środki mające zastosowanie w medycynie.
Środki powierzchniowo – czynne na bazie odpadowej gliceryny, które są nietoksyczne
i biodegradalne, a wykazują niskie napięcie powierzchniowe i bardzo niskie
międzyfazowe, znajdują zastosowanie w rehabilitacji i leczeniu ludzi. Można je
dodawać do kąpieli siarczkowych i innych, gdzie skracają czas zabiegu, zwiększają
wchłanianie przez skórę, a dodatkowo nawilżają i natłuszczają skórę. Nowe środki
mogą być komponentem maści, żelów i płynów do leczenia i pielęgnacji ciała.
Należy nadmienić, że powyżej wymienione, najważniejsze zastosowania chemiczne
przetworzonych odpadów glicerynowych, nie obejmują wszystkich dziedzin i możliwości
ich wykorzystania.
UWAGA!
Twórcami wszystkich 12-tu opracowanych zgłoszeń patentowych do Urzędu
Patentowego RP - proekologicznych sposobów przetwarzania i zagospodarowania odpadów
glicerynowych powstałych w produkcji estrów alkilowych kwasów tłuszczowych (biodiesla)
są:
1. Stanisław Szczepaniak
2. Remigiusz Szczepaniak
3. Dominika Szczepaniak
4. Elwira Szczepaniak
5. Monika Szczepaniak
Strona 6 z 6