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LUBRIFICANTI BIODEGRADABILI, UNA NUOVA FRONTIERA.

LUBRIFICANTI BIODEGRADABILI, UNA NUOVA FRONTIERA.

Gli oli vegetali utilizzati come lubrificanti nella loro forma naturale presentano numerosi vantaggi e svantaggi se considerati per la lubrificazione industriale e dei macchinari.

Il lato positivo è che gli oli vegetali possono avere un ottimo potere lubrificante, di gran lunga superiore a quello degli oli minerali. In effetti, il loro potere lubrificante è così potente che in alcune applicazioni, come le trasmissioni dei trattori, è necessario aggiungere materiali di attrito per ridurre lo slittamento della frizione.

Gli oli vegetali hanno un indice di viscosità (VI) molto elevato.

Ad esempio, un VI di 223 è comune per l’olio vegetale, rispetto a 90-100 per la maggior parte degli oli minerali, circa 126 per la polialfaolefina (PAO) e 150 per il poliglicole. L’indice di viscosità può essere definito come una misura utilizzata di frequente del cambiamento di viscosità di un fluido con la temperatura. Maggiore è l’indice di viscosità, minore è la variazione relativa della viscosità con la temperatura. In altre parole, l’olio con un VI alto cambia meno con la temperatura rispetto all’olio con un VI basso.

Un’altra proprietà importante degli oli vegetali è il loro alto punto di infiammabilità.

Tipicamente, questo potrebbe essere 326 gradi C (610 gradi F) per un olio vegetale, rispetto a un punto di infiammabilità di 200 gradi C (392 gradi F) per la maggior parte degli oli minerali, 221 gradi C per polialfaolefina (PAO) e 177 gradi C per poliglicole.

Il punto di infiammabilità può essere definito come la temperatura alla quale un liquido combustibile deve essere riscaldato per emettere vapore sufficiente a formare momentaneamente una miscela infiammabile con l’aria quando viene applicata una piccola fiamma in condizioni specificate, secondo ASTM D92.

Gli oli vegetali sono biodegradabili, generalmente meno tossici e rinnovabili.

Sul lato negativo, gli oli vegetali nella loro forma naturale mancano di stabilità ossidativa sufficiente per l’uso di lubrificanti. Una bassa stabilità ossidativa significa che l’olio si ossiderà piuttosto rapidamente durante l’uso se non trattato, diventando denso e polimerizzando in una consistenza simile alla plastica. La modifica chimica degli oli vegetali e / o l’uso di antiossidanti può risolvere questo problema, ma aumenterà il costo. La modificazione chimica può comportare l’idrogenazione parziale dell’olio vegetale e uno spostamento dei suoi acidi grassi.

La sfida con l’idrogenazione è determinare a che punto il processo dovrebbe cessare. A seconda della liquidità richiesta e del punto di scorrimento dell’olio, viene stabilita l’idrogenazione ottimale. I recenti progressi nella biotecnologia hanno portato allo sviluppo di semi oleosi geneticamente migliorati che sono naturalmente stabili e non richiedono modifiche chimiche e / o l’uso di antiossidanti.

Impiegando test sviluppati dall’American Society for Testing and Materials (ASTM) e dall’Organizzazione per la cooperazione e lo sviluppo economico (OCSE), l’olio viene inoculato con batteri e mantenuto in condizioni controllate per 28 giorni.

La percentuale del consumo di ossigeno o l’evoluzione dell’anidride carbonica viene monitorata per determinare il grado di biodegradabilità. La maggior parte degli oli vegetali ha dimostrato di biodegradarsi più del 70% entro quel periodo, rispetto agli oli di petrolio che si biodegradano quasi dal 15 al 35%. Perché un test possa essere considerato rapidamente biodegradabile, deve esserci una degradazione superiore al 60% in 28 giorni.

Allo stesso modo, utilizzando una serie di test è possibile misurare la tossicità degli oli vegetali. In questo caso, sia l’olio minerale che l’olio vegetale nella loro forma pura mostrano poca tossicità, ma quando sono inclusi gli additivi, la tossicità aumenta.

Un altro svantaggio dell’utilizzo di oli vegetali è il loro alto punto di scorrimento. Il punto di scorrimento è definito come la temperatura più bassa alla quale si osserva che un olio o un combustibile distillato scorre quando viene raffreddato nelle condizioni prescritte dal metodo di prova ASTM D97. Il punto di scorrimento è 3 gradi C (5 gradi F) sopra la temperatura alla quale l’olio in un recipiente di prova non mostra alcun movimento quando il contenitore viene tenuto in posizione orizzontale per 5 secondi.

Questo problema può anche essere affrontato mediante l’inverno, l’aggiunta di additivi chimici (soppressori del punto di scorrimento) e / o la miscelazione con altri fluidi che possiedono punti di scorrimento inferiori. A questo scopo possono essere utilizzati vari oli sintetici.

Se è richiesto un alto grado di biodegradabilità, vengono aggiunti esteri sintetici biodegradabili per migliorare le proprietà a basse temperature. D’altra parte, se l’obiettivo è mantenere la cosiddetta proprietà biobased, dove almeno il 51 percento del lubrificante è costituito da biomateriali naturali, una parte della miscela potrebbe essere un olio minerale leggero con punti di scorrimento bassi. Quest’ultimo mostrerà un grado più elevato di tossicità e un grado inferiore di biodegradabilità.

Perché utilizzare lubrificanti biodegradabili?

Ogni anno in Nord America vengono venduti circa 2,5 miliardi di galloni di lubrificanti. Gli studi dimostrano che gran parte di questo fluido (60%) non viene contabilizzato e finisce nelle falde acquifere, nei fiumi, nei laghi e sul terreno stesso, causando danni indicibili all’ambiente, ai pesci e alla fauna selvatica.

Le industrie marittime, forestali e agricole in particolare, insieme a gruppi di cittadini e governi, stanno diventando sempre più preoccupate per la nostra responsabilità nei confronti della protezione dell’ambiente. L’uso di fluidi biodegradabili può aiutare a mantenere l’ambiente e alleviare parte della domanda di oli minerali in futuro.