Глицерин – соперник, проигравший этиленгликолю

Если о некоторых химических веществах, с которыми люди сталкиваются каждый день, они не имеют не малейшего представления, то другие – постоянно на слуху. Например, глицерин. Увлажняющие и стабилизирующие свойства прочно закрепили вещество в косметической и пищевой промышленности, но они же вытеснили его из других: военной сферы и сектора охлаждающих жидкостей, где предпочли перейти на этиленгликоль.

Что нужно знать о глицерине?

Глицерин – это вязкая прозрачная жидкость без запаха со сладким вкусом. Он относится к простейшим трёхатомным спиртам. Вещество гигроскопично и хорошо растворяется в воде и спиртах.

Глицерин имеет низкую температуру плавления – меньше 20 °C и высокую – кипения, она близка к 300 °C.

Глицерин применяется достаточно широко. Это определили:

• доступность – он входит в состав почти всех растительных и животных жиров;
• нетоксичность;
• экономическая выгодность.

Один из основных способов получения глицерина – омыление жиров гидроксидами. Именно с помощью такой технологии он был впервые получен в 1779 году шведским химиком Карлом Вильгельмом Шееле при нагревании оливкового масла с оксидом свинца.

Название веществу дал французский ученый Мишель Эжен Шеврель в 1811 году (от греческого «сладкий»), который первым получил патент на его промышленное производство.

К середине века, в 1853 году Ричард А. Тилгман открыл еще один промышленный способ получения глицерина – нагревание жиров и воды под давлением до 200 °C. Позже был придуман синтетический метод производства с помощью хлорирования пропилена при высоких температурах и последующем омылении щелочью полученных на его основе хлоргидринов. Сейчас глицерин – побочный продукт производства биотоплива.

Активно применяться в промышленности глицерин начал в начале XIX века в основном – в фармакологи. К середине века синтезированный на его основе продукт – нитроглицерин – получил распространение в качестве взрывчатого вещества. До сих пор по мощности его превосходит только ядерная бомба.

Нитроглицерин проиграл этиленгликолю

Как часто бывает в истории, сразу несколько ученых в разных концах света почти одновременно пришли к его созданию:

• в 1847 году нитроглицерин получил итальянский химик Асканио Собреро;
• в 1853 году русский химик Николай Зинин разработал метод получения нитроглицерина из глицерина с использованием концентрированной азотной кислоты при низких температурах. Также он предложил способы применения вещества в качестве взрывчатки.

Главной слабостью нитроглицерина была его нестабильность – он мог взорваться в любой момент от производства до хранения.

Но наиболее распространенный продукт в этой области с применением нитроглицерина разработал в 1863 году швед Альфред Нобель. После многих неудачных экспериментов и целой серии взрывов на производствах и при перевозке он создал динамит, пропитав нитроглицерином диатомит – почти сплошь состоящую из пор инфузорную землю. При этом запатентован продукт был только в 1867 году после серии экспериментов.

Однако создатель динамита так и не добился его полной безопасности, и тот требовал квалифицированного обращения, а также имел ряд принципиальных для военного дела ограничений: его нельзя было долго хранить, а также прессовать.

С 1925 года дефицитный на тот момент глицерин в сфере взрывчатых веществ начал заменять этиленгликоль, а к 1930-ому году новое вещество использовалось уже практически всеми производителями динамита. Впоследствии его заменил менее требовательный к себе тротил.

Новое время требует новых решений

Аналогичная ситуация произошла и в другой области применения глицерина – в качестве компонента охлаждающей жидкости. При разведении с водой он мог не замерзать до -40°C, но его использование в сложных механизмах вызывало ряд вопросов.

Антифриз на базе глицерина часто оставался слишком вязким и недостаточно текучим. Этот недостаток пытались решить, разбавляя его этанолом и метанолом, но в итоге в 1930 годы также заменили глицерин на этиленгликоль, как на более удобный и доступный вариант.

Хотя на рынке охлаждающих жидкостей до сих пор встречаются глицериново-метанольная продукция, от ее использования специалисты активно отговаривают. Основной аргумент – вязкость растворов с глицерином не может гарантировать необходимую циркуляцию в механизмах, что может привести к перегреву агрегатов. Подобный антифриз приводит к коррозии при длительном использовании.

Во многих странах, в том числе в Европе, антифриз на основе глицерина запрещен законодательно. Но в Китае этот вариант с учетом его более низкой стоимости активно используется.

Гораздо более широкое распространение в современной промышленности глицерин получил в косметической сфере и секторе бытовой химии, где он используется в кремах, мыле и шампунях. Помимо этого, вещество активно применяется в пищевой промышленности в качестве стабилизатора – пищевая добавка Е422, позволяя увеличить срок хранения продукта. В небольших количествах он является совершенно безвредной для здоровья человека добавкой.

Гигроскопичность глицерина позволяет использовать его в табачном производстве для регулировки влажности продукции. В последние годы, помимо бумажных, набирают популярность электронные сигареты, основой работы которых являются растворы на базе глицерина. Также среди сфер его применения текстильное производство, фармацевтика, текстильная и кожевенная отрасли, бумажная и лакокрасочная промышленность.

Западная экспансия

Несмотря на существенное потребление – более 100 тысяч тонн, в России глицерин производится в очень небольших количествах.

Отрицательная динамика наблюдается давно – с 2017 года в среднем объем производства падал более чем на 17%, а игроков на рынке остается все меньше. Сейчас основными производителями остаются ОАО «Нэфис Косметикс», «Косметическое объединение Свобода» и «Глицерин Солюшен».

Более 90% потребностей российского рынка покрывается за счет импорта. Одна из ключевых причин такой ситуации – недостаточно высокое качество внутреннего продукта, чистота которого должна стремиться к 100%, а в России зачастую не превышает 98%.

Внутренним производителям сложно конкурировать по экономической эффективности с западными поставщиками, для которых сырой глицерин – побочный продукт производства биодизеля – топлива на основе растительных компонентов.

Глицерин остается только дистиллировать до нужной чистоты с содержанием основного вещества не менее 99,5%. Основными импортерами глицерина в страну являются Германия, Бразилия, Германия и Украина.

Азия остается крупнейшим производителем глицерина на основе жирных кислот – на нее приходится около 80% производства этим способом. Однако продукт, сделанный традиционным методом, в последние годы занимает менее 10% в глобальном объеме выпуска вместе с синтетическим глицерином.

Неоднозначные перспективы

В целом потребление глицерина сокращается во всем мире из-за сужения сфер его применения, например, замены кускового мыла жидким. Также с активным переходом Европы в рамках Парижского соглашения по климату на безуглеровозобновляемую энергетику и планами по переводу транспорта на электрические и водородные двигатели снижается интерес к биодизелю, от объемов производства которого напрямую зависит выпуск и биоглицерина.

В то же время, по мнению экспертов, в ряде других отраслей – пищевой и косметической – спрос на глицерин останется стабильным еще долгие годы.

В следующем материале мы подробно расскажем, почему антифриз и теплоносители на основе глицерина проигрывают своим собратьям на базе этиленгликоля! Подписывайтесь на рассылку, чтобы ничего не пропустить!