روغن و گریس های پایه بیولوژیک

در اکثر کشورهای جهان، قوانین جدیدی برای جایگزین کردن روانکارهای پایه بیولوژیک بجای پایه(معدنی) با هدف حفاظت از محیط زیست و جلوگیری از آلودگی و تخریب آن تدوین شده است. در این زمینه پژوهشگران بسیاری در حال تحقیق و فعالیت هستند، از آن جمله دکتر قاسم طلوع هنری استاد دانشگاه آیوای شمالی در ایالات متحده و مؤسس سازمان تولید روانکارهای پایه کشاورزی (NABL۱) است که به عنوان یکی از شاخص ترین پژوهشگران در این رشته شناخته شده است. وی سمت و عضویت های مختلفی را در سازمانهای معتبر روانکاری جهان مانند ASTM، SAE، NFPA، NLGI، STLE، AOCS داشته و برنده جایزه DIAA۲ از سازمان FPS۳ نیز بوده است. دکتر طلوع هنری طی۱۵ سال تحقیق و بررسی، بیش از۳۰ فرمولاسیون را برای روغن و گریسهای پایه بیولوژیک تدوین کرده و۹ حق اختراع(Patent) به نام وی ثبت شده است. او اولین گریس ساخته شده از روغن سویا را در سال۱۹۹۸ به بازار عرضه کرد که از تغلیظ کننده های پایه بنتون (Clay) برای ساخت آن استفاده شده است. این پژوهشگر صاحب نام همچنین نقش مؤثری در تولید و عرضه گریسهای پایه بیولوژیک لیتیم، لیتیم کمپلکس، آلومینیوم کمپلکس، و گریس های مصرفی صنایع غذایی، خودروسازی و صنایع سنگین خصوصاً راه آهن به بازارهای جهانی داشته است.
مقاله پیش رو، برگرفته از مقاله دکتر طلوع هنری است که در کنفرانس سالیانه انجمن روانکار گریس اروپا، ELGI ، در سال۲۰۰۷ ارایه شده است.
براساس تعریف سازمان FSRIA محصولات پایه بیولوژیک عبارتند از تولیدات بازرگانی و یا صنعتی (به غیر از خوراکی) که کل و یا بخشی از آن از مواد پایه بیولوژیک و یا از منابع کشاورزی(شامل گیاهان و گونه های مختلف حیوانات) ساخته شده باشد. این گروه فرآورده ها به دوبخش پایه بیولوژیک (Bio-based) و زیست- تجزیه پذیر (Bio- degradable) تقسیم بندی شده است.
طبق تعریف اولیه، فرآورده های پایه بیولوژیک به محصولاتی اطلاق می شود که دست کم۵۱ درصد مواد تشکیل دهنده آنها از مواد پایه بیولوژیکی باشد. بعدها این تعریف منحصر به فرآورده هایی شد که درصد مشخصی از آن از مواد پایه بیولوژیکی باشد.
فرآورده های زیست تجزیه پذیر شامل محصولاتی است که بتواند استاندارد US(ASTEM) و یا مشخصات و نیازهای European Eco-label Biodegradability را بر آورده و از مواد پایه بیولوژیک و یا زیست تجزیه پذیر ساخته شده باشد. بطور مثال استرهای پایه سنتزی که از مواد پتروشیمی بدست می آید به علت رعایت استانداردهای لازمه به عنوان زیست تجزیه پذیر شناخته می شود و مسلماً از مواد بازیافتی ساخته نشده است.
روش تعیین و تشخیص روانکارهای پایه بیولوژیک، روغن و گریس، شامل اندازه گیری مقدار کل کربن فرآورده و مشخص کردن درصد مربوط به مواد پایه بیولوژیک و درصد مربوط به مواد فسیلی است. به عبارت دیگر، محاسبه مقدار کربن موجود در یک فرآورده که از مواد پایه بیولوژیک است در مقایسه با کل کربن موجود در آن، تعیین کننده نوع پایه روانکار است. در حال حاضر بسیاری از فرآورده های پایه بیولوژیک ساخته شده از هردو گروه هستند. بطور مثال ارزش۷۵ درصد بیولوژیکی در یک روانکار نشانگر آنست که۷۵ درصد کربن آن از مواد پایه بیولوژیکی و۲۵ درصد دیگر از مشتقات دیگر به ویژه پایه نفتی است. در حال حاضر کشورهای سازنده این نوع فرآورده ها مشغول تدوین استانداردهای لازم برای گروه بندی و کیفیت آنها هستند. این فرآورده ها باید به لحاظ تأثیرات و رعایت استانداردهای زیست محیطی مورد تایید باشند.
جدول زیر گروه بندی روانکارها و برخی فرآورده های پایه بیولوژیک را با تعیین حداقل نیاز درصد مواد پایه بیولوژیک در آنها نشان می دهد.
تلاش پژوهشگران برای تدوین استاندارد سوختهای پایه بیولوژیک ادامه دارد، چرا که تأثیرات مثبت این سوختها برروی محیط زیست بسیار قابل توجه است. در سال۱۹۹۹، ۴ میلیارد گالن سوخت پایه اتانول از۱/۵ میلیارد ساقه ذرت در ایالات متحده تولید شد. همزمان تولید سوخت موتورهای دیزل پایه بیولوژیک نیز در دستور کار سیاستگزاران بخش انرژی این کشور قرار گرفت و در سال۲۰۰۰ این سوخت به میزان۲۰۰ میلیون لیتر از روغن سویا بدست آمد.
هم اکنون نیز تحقیقات وسیعی برای ساخت فرآورده های پایه بیولوژیک از جمله انواع سوختها، روانکارها، مواد شیمیایی و نظایر آن در حال انجام است. بد نیست بدانیم درصد سهم این فرآورده ها در بازارهای جهانی در سال۲۰۰۰ به میزان۱۲/۸ درصد بوده و هدف کلی، رسیدن به ارقام۲۳/۷ تا۵۵ درصد بین سالهای۲۰۱۰ تا۲۰۳۰ است. به این منظور، مشوقهای بسیاری برای تولید و کاربرد این فرآورده ها در صنایع در نظر گرفته شده است.
یکی از کلیدهای رفع مشکلات کاربرد این فرآورده ها، تغییرات ژنتیکی دانه های مختلف گیاهی است. روغنهای پایه گیاهی در مقابل اکسیداسیون مقاومت کمی دارند و برای کاربرد در دماهای پایین نیز ضعیف اند. حال آن که پژوهشگران با تغییر دادن ژنتیک این دانه ها خصوصاً سویا توانسته اند به پیشرفتهای قابل ملاحظه ای برای رفع مشکلات دست یابند. ضمن آن که تلاش برای بدست آوردن دانه های گیاهی (که فرآورده های بدست آمده از آنها دارای مشخصات و کیفیت کافی برای روانکاری باشد) ادامه دارد. در این میان، عمده ترین ماده مورد مصرف، روغن سویا است که در صد اصلی ماده اولیه برای این نوع فرآورده ها را تشکیل می دهد.
از هر۳ لیتر روانکار پایه نفتنیک تولید شده در جهان، یک لیتر باعث آلودگی محیط زیست می شود. این موضوع باعث تمرکز بسیاری از پژوهشگران بر روی تولید روغن و گریسهایی شده است که این نکته منفی را نداشته باشند. با توجه به پیشرفت در این زمینه، جایگزینی بسیاری از روانکارهای پایه بیولوژیک بجای معادل آن از مواد پایه نفتنیک مورد توجه قرار گرفته است، چرا که دور ریز آنها کمترین آسیب را به محیط زیست خواهد رساند. گریسهای ساخته شده از روغن سویا پس از دور ریز در محیط زیست هیچگونه آلودگی را ایجاد نخواهند کرد. این گروه شامل گریسهای مصرفی برای ریلهای راه آهن، شاسیهای کامیون و۵ نوع گریس چرخ خودرو است. تاکنون تعداد زیادی از انواع گریسهای پایه بیولوژیک تولید شده که
توانسته اند مشخصات و استانداردهای لازم را تأمین و از نقطه نظر اقتصادی قابل رقابت با نوع مشابه خود باشند.
تقاضای جهانی برای نفت خام در سال۲۰۰۵ در حدود۸۴ میلیون بشکه در روز و به عبارتی۳۱ میلیارد در سال بوده است. اما این ماده حیاتی روبه اتمام است و می بایست جایگزین مطمئنی برای آن پیدا کرد. فرآورده های پایه بیولوژیک که دامنه تنوع آنها نیز رو به افزایش است نه تنها جایگزین خوب و قابل دسترسی به شمار می آیند، بلکه معضل آلودگی محیط زیست فرآورده های نفتی را نیز بطور بسیار وسیعی برطرف خواهند ساخت.

نویسنده: مهندس سعید صالحی
مأخذ:گزارش دکتر طلوع هنری در کنفرانس سازمان ELGI-۲۰۰۷
۱-National Ag-Based Lubricants
۲- Distinguished Industrial Achievement Award
۳- Fluid Power Society

منبع : ماهنامه نفت پارس