Ham Gliserolden Poliol Sentezi
Önceki teknik yazılarımız arasında bitkisel yağlardan poliüretan sektöründe kullanılan biyo-poliol eldesinden bahsedilmişti. (Okumak isterseniz http://www.evocopolymers.com/blog-detay/bitkisel-yaglardan-biyo-poliol-sentezi/ bağlantısını ziyaret edebilirsiniz.) Poliüretan sektöründe kullanılan bitkisel yağlar aynı zamanda kozmetik ve gıda endüstrisinde de kullanıldığı için poliüretan sektöründe kullanımının fiyatlar üzerinde olumsuz etkilerinin olacağı düşünülmektedir. Bu nedenle bitkisel yağlar yerine kullanılabilecek alternatif hammadde arayışına girilmiş, bunun sonucunda biyodizel endüstrisinde yan ürün olarak açığa çıkan ham gliserol kullanımına yönelik çalışmalar yapılmıştır [1, 2].
Gliserol; gıda, ilaç, kozmetik, tütün, poliüretan ve birçok endüstride geniş uygulama alanlarına sahip olup biyodizel üretim sürecinde de yan ürün olarak yaklaşık %10 ham gliserol açığa çıkmaktadır [1, 2, 3]. Fakat ham gliserolün su, sabun, serbest yağ asitleri, yağ asidi metil esterleri, metanol ve katalizör gibi çeşitli safsızlıklar içermesi nedeniyle ilaç, kozmetik gibi sektörlerde kullanılabilmesi için ham gliserolde yüksek maliyetli saflaştırma işlemleri yapılması gerekmektedir. Bunların aksine ham gliserol, poliüretan sektöründe saflaştırma işlemi yapılmadan doğrudan kullanılabilmektedir [2, 4, 5].
Poliüretan endüstrisinde ham gliserol; esnek yarı-esnek ve rijit köpükler elde etmek için kullanılan polieter poliollerin üretiminde başlatıcı olarak, biyo-poliol üretiminde çözücü olarak, poliol sistemlerde çapraz bağlayıcı olarak kullanılmaktadır. Polieter poliolün üretimi, ham gliserolün genellikle bir katalizör varlığında tercih edilen reaksiyon sıcaklığı ve süresi altında uygun çözücülerin eklenmesiyle gerçekleştirilmektedir [1, 2, 4]. Aynı zamanda ham gliserolün polimerizasyonundan sonra elde edilen poligliserol sonraki aşamada hint yağıyla reaksiyona sokularak biyo-bazlı polioller de elde edilmektedir [6]. Poligliserol, rijit poliüretan endüstrisinde yüksek çapraz bağ yoğunluğu sağlamasından dolayı başarılı bir şekilde uygulanmaktadır [7]. Son zamanlarda biyo-kütlelerin sıvılaştırılarak biyo-poliol eldesinde çözücü olarak ham gliserol kullanmaya yönelik çalışmalar da yürütülmektedir. Sıvılaştırma işlemi genellikle gliserolün homojen asit ve baz katalizörleri varlığında filtrasyon, nötralizasyon ve yükseltgenme işlemleri esnasında gerçekleşmektedir [2, 5]. Bu çalışmalarda avantaj olarak ham gliserolden sentezlenen biyo-poliol kullanılarak üretilen poliüretanlarda saflaştırılmış gliserolden sentezlenen biyo-poliol kullanılarak üretilen poliüretanlara kıyasla ham gliseroldeki safsızlıkların poliüretanların bazı özelliklerini iyileştirdiği sonuçlarına ulaşılmıştır [5]. İyileştirilen özelliklere termal iletkenlik katsayısının azalması sonucunda termal kararlılığın artması, çapraz bağ yoğunluğunun artmasıyla basınç dayanımının artması ve bazı mekanik özelliklerin iyileşmesi örnek verilebilmektedir [1, 6].
Petrokimya sektöründe yan ürün olarak açığa çıkan ham gliserol yüksek maliyetli saflaştırma işlemleri gerekmeden poliüretan sektöründe poliol ve biyo-poliol üretiminde hammadde olarak kullanılabildiği için hem ekolojik hem de ekonomik olarak iki sektöre de pozitif fayda sağlamaktadır.
KAYNAKÇA
[1] Hejna, A., Kirpluks, M., Kosmela, P., Cabulis, U., Haponiuk, J., Piszczyk, L., “The influence of crude glycerol and castor oil-based polyol on thestructure and performance of rigid polyurethane-polyisocyanurate foams”, Industrial Crops and Products, Volume 95 , Pages 113–125, 2017.
[2] Luo, X., Hu., S., Zhang, X., Li, Yebo., “Thermochemical conversion of crude glycerol to biopolyols for the production of polyurethane foams”, Bioresource Technology, Volume 139, Pages 323–329, 2013.
[3] Ningaraju, C., Yatish, K. V., & Sakar, M., "Simultaneous refining of biodiesel-derived crude glycerol and synthesis of value-added powdered catalysts for biodiesel production: A green chemistry approach for sustainable biodiesel industries." Journal of Cleaner Production (2022): 132448.
[4] Cui, S., Liu, Z., Li, Y., “Bio-polyols synthesized from crude glycerol and applications on polyurethane wood adhesives”, Industrial Crops & Products, Volume 108, Pages 798–805, 2017.
[5] Jasiūnas, L., McKenna, S. T., "Mechanical, thermal properties and stability of rigid polyurethane foams produced with crude-glycerol derived biomass biopolyols.", Journal of Polymers and the Environment 28.5 (2020): 1378-1389.
[6] Hejna, A., Kosmela, P., Kirpluks, M., Cabulis, U., Klein, M., Haponiuk, J., "Structure, mechanical, thermal and fire behavior assessments of environmentally friendly crude glycerol-based rigid polyisocyanurate foams." Journal of Polymers and the Environment 26.5 (2018): 1854-1868.
[7] Hejna, A., Kosmela, P., Klein, M., Formela, K., Kopczyńska, M., Haponiuk, J., & Piszczyk, Ł., "Two-step conversion of crude glycerol generated by biodiesel production into biopolyols: Synthesis, structural and physical chemical characterization." Journal of Polymers and the Environment 26.8 (2018): 3334-3344.
Yazarlar: Beste TATLISES Tarih: Eylül 2022
