廣東雷擎石油能源有限公司
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“可持續(xù)”這個詞對當(dāng)下的潤滑油市場來說,已經(jīng)不僅僅是一個流行語那么簡單了。“可持續(xù)”指的是人類活動所造成的社會、經(jīng)濟、環(huán)境的狀態(tài)。人類或環(huán)境所受的潛在威脅、自然資源的消耗以及政治結(jié)果都是影響可持續(xù)發(fā)展的因素。
潤滑油行業(yè)還對一些問題特別擔(dān)憂,其中包括化石能源的消耗、食物資源的爭奪(例如用棕櫚油生產(chǎn)脂肪酸)、減摩節(jié)能、減少二氧化碳排放、提高產(chǎn)品的耐用性來減少廢棄和故障。要生產(chǎn)可持續(xù)產(chǎn)品,而不僅僅是環(huán)境友好型產(chǎn)品,需要從全局出發(fā)。
這不僅要考慮到潤滑油本身的影響,還要立足于生產(chǎn)可持續(xù)產(chǎn)品所帶來的影響以及交通、廢棄物、原料等問題。什么產(chǎn)品是可持續(xù)的?國內(nèi)外的標(biāo)準(zhǔn)、法律和產(chǎn)品標(biāo)簽方案都表明全球正在對“可持續(xù)”的必要性給予重視。全世界463種生態(tài)標(biāo)簽中,以下幾個跟潤滑油有關(guān):歐盟生態(tài)標(biāo)簽、北歐白天鵝生態(tài)認(rèn)證、瑞典生態(tài)標(biāo)準(zhǔn)、藍(lán)色天使認(rèn)證等歐洲標(biāo)準(zhǔn)、美國環(huán)保署的船舶通用許可證、美國農(nóng)業(yè)部的生物優(yōu)先計劃、國際的奧斯巴公約。歐盟生態(tài)標(biāo)簽方案是自愿性的,這個標(biāo)準(zhǔn)似乎對“可持續(xù)”的因素進(jìn)行了全面的考慮,它對產(chǎn)品的毒性、可再生性、性能和耐用性都有特定的標(biāo)準(zhǔn)。要想讓潤滑脂產(chǎn)品達(dá)到生態(tài)標(biāo)簽標(biāo)準(zhǔn),其75%以上的成分都要能夠為生物可降解,產(chǎn)品45%以上的碳需要來源于可再生能源,而且其水生毒性要低于1000毫克每升。估計歐洲市場每年需要生物潤滑油150噸,這個需求量還會繼續(xù)變大。根據(jù)美國潤滑脂協(xié)會2014年的一項調(diào)查顯示,全球生物潤滑脂的產(chǎn)量占總潤滑脂產(chǎn)量的0.6%。而歐洲的生物潤滑脂產(chǎn)量占總產(chǎn)量的2.18%,幾乎是世界比例的四倍。
總的來說人們都認(rèn)為生物潤滑油市場發(fā)展得很快。尤其是近幾年,這個市場充滿了旺盛的生命力。歐盟每年消耗掉10萬噸生物潤滑油,其中大部分是用于全損耗潤滑油和高風(fēng)險設(shè)備中的。由于一些對環(huán)境比較重視的地區(qū)規(guī)定使用生物潤滑油,所以這個數(shù)字到21世紀(jì)20年代預(yù)計將會增加四倍。人們猜測生物潤滑油的需求將逐漸變大,這推動了一些研究的進(jìn)行,這些研究主要旨在提高產(chǎn)品性能和生產(chǎn)技術(shù),還有尋找一些替代原料。能使用廢棄食用油嗎?生物潤滑油的原料通常是脂肪油。
為什么不嘗試著去找一些殘余的脂肪材料,比如說是用過的食用油呢?這種油人們每天都使用。為什么不試著去把它轉(zhuǎn)化成一種高附加值的潤滑脂?歐盟具備合適的基礎(chǔ)設(shè)施來收集廢棄食用油,估計歐洲將來的收集量能夠達(dá)到現(xiàn)在收集量的七倍。用廢棄食用油來生產(chǎn)潤滑油并非新概念。
就現(xiàn)在來講,大多數(shù)收集起來的廢油都會投入到生物燃料行業(yè)進(jìn)行重復(fù)利用,這種油已經(jīng)成為了生物柴油的主要原料。研究團(tuán)隊收集了兩種廢棄食用油:一種是家庭食用油,主要成分是不飽和油酸;另一種是餐廳食用油,主要成分是多不飽和亞油酸。這些油直接生產(chǎn)或者經(jīng)過改良后生產(chǎn)無水鈣基潤滑脂。研究人員發(fā)現(xiàn),就算是把生產(chǎn)潤滑脂的基礎(chǔ)油的一半換成未經(jīng)改良的廢棄食用油,產(chǎn)品的物理化學(xué)性質(zhì)和結(jié)構(gòu)性質(zhì)都不會受到太大的影響。可是這需要添加劑來控制產(chǎn)品的氧化穩(wěn)定性,而且在低溫環(huán)境下產(chǎn)品容易硬化。為了解決這個問題,兩種廢棄食用油的混合物轉(zhuǎn)換成了對應(yīng)的三羥甲基丙烷三酯。這個工藝大體上改善了潤滑脂的熱氧化穩(wěn)定性,并且將產(chǎn)品的酸度降至最低。
這樣一來,就算是用于一些工作場合溫度要求比較高的設(shè)備,這兩種可再生的基礎(chǔ)油原料制成的產(chǎn)品也能應(yīng)付。然而,廢棄食用油這種原料先天不足。實驗將食用油用作基礎(chǔ)油,這對潤滑油成品的特性有直接的影響,包括低溫性能和氧化穩(wěn)定性等。烹飪的火候會影響氧化穩(wěn)定性。而且,廢棄食用油供應(yīng)數(shù)量的不穩(wěn)定及其成分的不一致,都會妨礙到它在工業(yè)中的投入使用。從這個實驗中看來,廢棄食用油具備用于開發(fā)生產(chǎn)可持續(xù)生物潤滑脂的潛能。這也是一個實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的途徑。
合成酯基礎(chǔ)油的應(yīng)用要想生產(chǎn)能夠達(dá)到歐盟生態(tài)標(biāo)簽、美國船舶通用許可證和奧斯巴公約標(biāo)準(zhǔn)的潤滑油和潤滑脂,合成酯就顯得無比重要。Ⅴ類基礎(chǔ)油具有良好的熱氧化穩(wěn)定性,這樣可以延長潤滑油的壽命和提高自然潤滑性能,從而減少磨損、提高能源效率;它還具有較低的揮發(fā)性,這樣一來潤滑油就比較耐用,而且不易起火,比較安全。因此,Ⅴ類基礎(chǔ)油主要用來生產(chǎn)高性能潤滑油。大部分合成酯對人體、動物和水生生物無害,并且——就算是高粘度的產(chǎn)品——也相對容易進(jìn)行生物降解,不具有生物積累性。生產(chǎn)潤滑油其實可以100%使用可再生碳資源作為原料,但是不同的原料對成品的性能有不同的影響。現(xiàn)在有越來越多人使用棕櫚油這種富有爭議的原料來生產(chǎn)可再生脂肪酸,這實在令人擔(dān)憂。
因此,建議人們最好從得到棕櫚油可持續(xù)發(fā)展圓桌會議(RSPO)認(rèn)證的生產(chǎn)商處采購原料。生產(chǎn)可持續(xù)酯類產(chǎn)品需要對生產(chǎn)工藝進(jìn)行一些改進(jìn),但是用酯類基礎(chǔ)油生產(chǎn)出來的潤滑脂成品有望具備大多數(shù)酯類產(chǎn)品的優(yōu)越品質(zhì)。所以,合成酯類確實有助于可持續(xù)發(fā)展,使人類更安全,而且能夠改善環(huán)境。它減輕了人們對化石能源的依賴,減少了能耗和二氧化碳排放。這是一個很特別的優(yōu)點,它既滿足了產(chǎn)品的性能需求,也對環(huán)境作出貢獻(xiàn)。更環(huán)保的林業(yè)開采使用全耗損系統(tǒng)油的機械逐漸成為了生物潤滑脂的目標(biāo)市場,人們很難讓這種機械中的潤滑脂與周遭環(huán)境隔絕。這類機械多數(shù)用于林業(yè)中,因此林業(yè)最關(guān)心油鋸潤滑油。伐木機是用油鋸專用油來進(jìn)行潤滑的,伐木機的頂部軸承故障常常會影響整個鋸片,這樣機器由于故障不得不停機,而且還要更換新零件,這都造成了經(jīng)濟上的損失。
拋棄油鋸專用油而選用高性能的無水鈣基稠化潤滑脂能夠顯著減少鋸片損壞的情況。一些實地實驗也證明了這個說法,更換潤滑油后鋸片耗損降低了至少50%。這樣工作時間就會增加,同時鏈條損壞的幾率變小,保障了工作環(huán)境的安全。此外還要注意的是:潤滑油損耗降低至原來的十分之一。生物無水鈣基潤滑脂在伐木設(shè)備中體現(xiàn)出了良好的工作性能。伐木機器經(jīng)常在雨雪等潮濕的環(huán)境工作,這些環(huán)境的溫度很低。為了得到這個結(jié)論,AXEL公司測試了不同基礎(chǔ)油、稠化劑和添加劑組合制成的產(chǎn)品。
鈣基潤滑脂稠化劑的特點是防水、良好的低溫流變特性、剪切穩(wěn)定性和表面附著度。AXEL公司發(fā)現(xiàn)鈣基稠化潤滑脂在新鮮時使用或者遭到水污染時表現(xiàn)出來的性能十分相近,這一點是鋰基潤滑脂無法做到的,鋰基潤滑脂和鈣基潤滑脂的混合物也無法做到。水能夠以各種方式存在于潤滑脂中。結(jié)合水對稠化劑的影響比乳化水的大。從這點來看,稠化劑的種類似乎是根據(jù)處理水的方式來劃分,而不是根據(jù)油的種類。認(rèn)真選擇一個潤滑脂產(chǎn)品的成分,這樣就能決定這個產(chǎn)品能夠乳化多少水。研究人員發(fā)現(xiàn)無水鈣基潤滑脂能夠乳化的水量最多,這有利于它在潮濕環(huán)境工作。至于基礎(chǔ)油,傾點高的菜籽油在低溫實驗中表現(xiàn)出來的性能不盡人意,而傾點低的酯類產(chǎn)品表現(xiàn)更佳。酯類無水鈣基潤滑脂在低溫環(huán)境的性能十分卓越。
據(jù)猜測,最能解釋這一點的大概就是這是稠化劑和基礎(chǔ)油混合作用的結(jié)果。采用生物基礎(chǔ)油和符合歐盟生態(tài)標(biāo)簽的添加劑生產(chǎn)的無水鈣基潤滑脂是一種高性能、可持續(xù)的產(chǎn)品。至于能夠用于伐木機等中的多用途潤滑脂,采用具備良好的溫度特性的生物可降解酯類產(chǎn)品是最合適不過的了。同時,在全損耗潤滑油系統(tǒng)中,使用菜籽油作為基礎(chǔ)油的產(chǎn)品給環(huán)境帶來的影響可能是最小的。