روغنهای پایه که در فرمولاسیون مواد اولیه روان‌کننده استفاده می‌گردد معمولاً ابتدا بر اساس منشأ آنها توصیف میشوند، مانند روغن‌هایی که از مواد بیولوژیکی (مبتنی بر پایه زیستی مانند گیاهان) در مقابل آنهایی که از نفت خام (نفت یا نفت خام) تصفیه شدهاند. این دو نوع روغن پایه به همراه مواد مصنوعی، سه دسته روغنهای پایه را تشکیل می دهند. هر کدام نشان دهنده تقاضایی در بازار روانکار هستند و هرکدام دلایل و کاربردهای خوبی دارند. اما در مورد تفاوت‌های بین روانکنندههای زیستتخریبپذیر و مبتنی بر نفت، در نحوه ساخت و بهترین استفاده از آنها نکات زیادی وجود دارد. علاوه بر این، روانکارهای زیستی دارای اصطلاحات متعددی هستند که اغلب به جای یکدیگر یا در زمینه مرتبط استفاده میشوند. در این مقاله با ما همراه باشید تا کلیتی را در مورد روانکارهای زیستی و روانکارهای مبتنی بر نفت مرور کنیم.
روانکارهای زیستی چه هستند؟
در حالی که گاهی اوقات از اصطلاح مبتنی بر نفت استفاده میشود، اما این روانکارها بیشتر به عنوان روغنهای معدنی شناخته میشوند. اینها روان‌کننده‌هایی هستند که از نفت خام تهیه و تصفیه میشوند. فرآیند پیچیده پالایش، فرآورده‌های نفتی را که می‌توان به عنوان روغن پایه استفاده کرد، از سایر محصولات مانند سوخت جدا می‌کند و با حذف اکثر ناخالصی‌ها، روغن پایه را تمیز میسازد. خواص نفت اصلی و کیفیت فرآیند پالایش، روان‌کننده‌هایی با ویژگی‌های مختلف تولید می‌کند که تقریباً با کاربرد روان‌کننده سازگار است. این فروارده‌ها بیش از 80 درصد از بازار روان‌کننده جهان را تشکیل میدهند.
از سوی دیگر، روان‌کننده‌ای را می‌توان بر پایه زیستی در نظر گرفت که به طور جزئی یا کامل از منابع بیولوژیکی طبیعی استخراج شده باشد. آنها بیشتر از دانه‌های گیاهی به دست می‌آیند اما ممکن است از چربیهای حیوانی یا حتی برخی از محصولات جنگلی نیز تهیه شوند. این محصولات گاهی اوقات به عنوان استرهای طبیعی یا روغنهای طبیعی نیز نامیده میشوند. هرگاه روانکنندههای زیستی با پایه روغنهای گیاهی شناسایی شوند، این اصطلاح به روغن‌هایی اشاره دارد که از منابع کشاورزی مانند گیاهان به دست می‌آید. با توجه به منبع تجدیدپذیر آنها، برای کاربردهایی که در آن محصول تجدیدپذیر مورد نیاز است، بسیار محبوب هستند. مانند روغنهای معدنی، آنها نیز باید تصفیه شوند، اما اغلب فقط به طور جزئی تغییر می‌یابند تا به حفظ برخی از کیفیت‌های طبیعی خود، مانند زیستتخریبپذیری کمک کنند. به دلیل خواص تجدیدپذیر و زیستتخریبپذیر، این محصولات اغلب دوستدار محیط‌زیست در نظر گرفته میشوند. روانکنندههای مبتنی بر زیست را می‌توان بر اساس مقررات VGP یا (Vessel General Permit) که توسط Environmental Protection Agency ارائه شده، روانکنندههای قابل قبول زیستمحیطی (EALs) یا Environmentally Acceptable Lubricants در نظر گرفت و به عنوان محصولاتی که زیست تخریب‌پذیر بوده و حداقل سمییت را دارا و زیست انباشته نیستند تعریف میشود.
زیستتخریبپذیری در مورد روانکار به این ویژگی نیز اشاره دارد که خطر نشت در محیط‌زیست را برطرف می‌کند. در حالی که روانکارهای زیستی هنوز حداقل نیازهای روانکاری را فراهم می‌سازند اما این ویژگی آنها را به گزینه‌ای مطلوب برای کاربرد در جنگلداری، خودروسازی، مزرعه، راه آهن، انتقال نیرو برای هیدرولیک، زنجیر، چرخ دنده، کمپرسور و ترانسفورماتور تبدیل می‌کند.
معایب دردسرساز روانکارهای زیستی
روغنهای گیاهی رایجترین روغنهای پایه در بین روانکنندههای زیستی هستند. در حالی که این روغن‌ها معمولاً حداقل 50٪ گرانتر از روغن معدنی هستند اما مزایای آن همیشه به نفع نیازهای روانکاری اولیه تجهیزات نیست. بسته به منابع روغنهای گیاهی مانند سویا، کلزا، دانه‌های آفتابگردان یا دانه‌های کرچک، هر کدام مزایای طبیعی از جمله روان‌کنندگی، نقطه اشتعال بالا و شاخص ویسکوزیته بالا دارند. اما بیشتر روغنهای گیاهی در مواردی مانند پایداری اکسیداسیون، خواص دمای پایین یا پایداری حین ذخیره‌سازی طولانی مدت عملکرد ضعیفی دارند. این محدودیت‌ها می‌تواند تا حدی با فرموله کردن یک محصول تحت فرآیندهای پالایش گسترده‌تر (اصلاحات شیمیایی) با افزودنی‌های مناسب برطرف شود. بیشتر روغنهای گیاهی به شدت به آنتی‌اکسیدان‌ها برای به تاخیر انداختن تخریب و سفت شدن در طول زمان متکی هستند. با این وجود، مزایای زیستمحیطی مانند زیستتخریبپذیری عموماً به‌عنوان یک مزیت بسیار مهم تلقی میشود که در برابر محدودیت‌هایی مانند پایداری اکسیداسیون و پایداری حرارتی غالب است.
ما در "روغن زیستتخریبپذیر چگونه کار می‌کند؟" بیشتر به جزییات عملکردی این روانکارها پرداخته‌ایم.
یک روان‌کننده زیستتخریبپذیر باید در عرض 28 روز بیش از 60 درصد تجزیه شود تا به عنوان روان‌کننده قابل تجزیه زیستی باشد.
ما در مقاله "روانکنندههای سازگار با محیط‌زیست: مرزی جدید در روانکارها" بیشتر به الزامات زیستمحیطی پرداخته‌ایم.
اینترفیس (Interface, Inc) یک رهبر جهانی در کفپوش‌های مدولار، مأموریتی را آغاز کرد تا در سال 2020 به یک شرکت کربن خنثی تبدیل شود.
و اما …
در حالی که روانکنندههای معدنی و گیاهی تفاوت‌های قابل توجهی دارند، هر دو کاربردهای مهمی در صنعت دارند. روغنهای معدنی بسیار تصفیه شده بیشتر در تجهیزات صنعتی محبوب هستند. علت عمده این محبوبیت به دلیل پایداری طولانی مدت و قیمت مناسب است. ساختارهای هیدروکربنی فرآورده‌های نفتی، پایداری اکسیداتیو و حرارتی مناسبی را فراهم می‌کند که سبب میشود این محصولات برای طیف وسیعی از ویسکوزیته‌ها کاربرد ایده‌آلی را فراهم کنند، و آنها را به گزینه‌ای مناسب برای کاربردهای عمومی در گیربکس‌ها، پمپ‌ها، موتورها و اکثر ماشین‌های صنعتی دیگر تبدیل می‌کند. پایه‌های سنتتیک یا مصنوعی که پیشتر به آنها اشاره کردیم اغلب مزایای بهبود یافته‌تری نسبت به روغنهای معدنی یا روغنهای گیاهی دارند اما قیمت بالاتری نیز دارند. با این حال، از آنجایی که روانکارهای سازگار با محیط‌زیست این روزها بیشتر ضرورت پیدا می‌کنند، روغنهای گیاهی یک گزینه پرکاربرد در آینده‌ای نزدیک خواهند بود. همانطور که تولیدکنندگان روانکار به نوآوری خود ادامه میدهند، حتی ممکن است شاهد باشیم که منابع حیوانی یا سایر منابع بیولوژیکی به عنوان روانکارهای زیستی پیشرو بعدی به صنعت راه پیدا کنند.
منبع
Fitch, B. (2021) Bio-Based versus Petro-Based lubricants. https://www.machinerylubrication.com/Read/32087/bio-based-versus-petro-based-lubricants.
سوالات متداول
روانکنندههای زیستی از منابع بیولوژیکی تجدیدپذیر مانند روغنهای گیاهی (مانند کانولا، سویا، آفتابگردان) و چربیهای حیوانی مشتق میشوند. آنها به گونهای طراحی شدهاند که زیستتخریبپذیر و کمتر سمی باشند و در مقایسه با روانکارهای سنتی مبتنی بر نفت، اثرات مخرب زیستمحیطی کمتری دارند.
روانکارهای مبتنی بر نفت از نفت خام، یک منبع تجدیدناپذیر، مشتق میشوند. آنها برای چندین دهه استاندارد صنعت بوده و عملکرد بالایی را در طیف گسترده‌ای از کاربردها ارائه میدهند. با این حال، تولید و دفع آنها به دلیل ماهیت غیر قابل تجزیه زیستی و پتانسیل آلودگی آنها نگرانی‌های زیستمحیطی ایجاد می‌کند.
روانکارهای زیستی نشان دادهاند که عملکرد قابل مقایسه و گاهی برتری از نظر روانکاری، زیستتخریبپذیری و نقاط اشتعال در مقایسه با همتایان مبتنی بر نفت خود دارند. با این حال، روانکنندههای مبتنی بر پترو یا نفت به طور کلی پایداری حرارتی بهتر و ماندگاری طولانیتری ارائه میدهند و آنها را برای کاربردهای خاص در دمای بالا مناسبتر میسازد.
در ابتدا، روانکنندههای زیستی میتوانند به دلیل هزینه بالاتر مواد اولیه و فرآیندهای تولید، گرانتر باشند. با این حال، هزینه کل ممکن است با در نظر گرفتن پتانسیل آنها برای عمر طولانیتر روانکار، کاهش هزینههای ناشی از اثرات زیستمحیطی و بهبودهای احتمالی راندمان تجهیزات کمتر باشد.
در حالی که روانکارهای زیستی برای بسیاری از کاربردهای مشابه روانکارهای مبتنی بر نفت مناسب هستند، ممکن است برای همه شرایط ایده‌آل نباشند. توجه به مشخصات روانکار و الزامات تجهیزات بسیار مهم است، زیرا برخی از روانکارهای مبتنی بر زیست ممکن است در دماهای شدید یا در کاربردهای صنعتی خاص بدون تغییر عملکرد خوبی نداشته باشند.
معایب شامل مشکلات سازگاری احتمالی با تجهیزات موجود، عمر مفید کمتر به دلیل تخریب طبیعی روغنهای گیاهی و محدودیت‌های عملکرد در شرایط شدید است. علاوه بر این، کشت محصولات کشاورزی لازم برای تولید روانکنندههای زیستی نگرانی‌هایی را در مورد استفاده از زمین و تأثیر آن بر عرضه مواد غذایی ایجاد می‌کند.
