Kemiallisia tutkimuksia kierrätetyn kasviöljyn hyödyntämiseksi

Abstract

Suomessa muodostuu arvioiden mukaan 3000–4000 tonnia kasviöljyjätettä. Altistus ilmalle, valolle ja kosteudelle kuumennuksen aikana aiheuttaa erilaisia kemiallisia reaktioita öljyssä muuttaen sen rakennetta. Tärkeimpiä reaktioita ovat hydrolyyttinen hajoaminen, hapettumisreaktiot sekä polymeroitumisreaktiot. Jätelain mukaan muodostunut jäte pitää käyttää uudelleen tai se on kierrätettävä. Materiaalitehokkuudella tarkoitetaan, että tuotteen valmistamiseen käytetään mahdollisimman vähän raaka-aineita ja energiaa koko sen elinkaaren aikana. Käytetty kasviöljy voidaan hyödyntää jalostamalla se raaka-aineeksi biopolttoaineisiin sekä biohajoaviin voiteluaineisiin. Kasviöljyjen uusiokäytöllä saadaan materiaalitehokkaita ja ekologisia tuotteita, jotka ominaisuuksiltaan sopivat voiteluaineiksi sekä biopolttoaineiksi, kuitenkin luonnonvaroja säästäen.

Kasviöljyt muodostuvat pääasiassa triglyserideistä, joissa glyserolirunkoon on kiinnittynyt esterisidoksilla kolmerasvahappoketjua. Rakenne sopii erinomaisesti voiteluainekäyttöön. Rasvahapot ovat amfifiilisiä molekyylejä, joiden polaarinen pää vuorovaikuttaa voimakkaasti voideltavien metallipintojen kanssa. Hydrofobiset rasvahappoketjut muodostavat kestävän, voitelevan kalvon metallipinnalle. Kasviöljyillä on luonnostaan korkea viskositeetti-indeksi ja ne ovat turvallisia käyttää voiteluaineena niiden korkean leimahduspisteen sekä vähäisen haihtuvuuden vuoksi. Lisäksi kasviöljypohjaiset voiteluaineet ovat biohajoavia ja ne vähentävät ympäristökuormitusta merkittävästi mineraaliöljyihin verrattuna. Tyydyttymättömät rasvahapot ovat kuitenkin alttiita hapettumisreaktioille, mikä rajoittaa öljyjen käyttö- ja säilytysikää. Lisäksi korkean jähmepisteen takia ne eivät sellaisenaan sovellu käytettäviksi alhaisissa lämpötiloissa. Kasviöljyjen ominaisuuksia voidaan kuitenkin muokata erilaisilla lisäaineilla.

Käytetyn kasviöljyn rakennetta voidaan myös modifioida kemiallisesti ja siitä voidaan valmista biopolttoaineita. EU velvoittaa korvaamaan osan liikenteessä käytettävien polttoaineiden energiasisällöstä uusiutuvalla energialla. Korvaavana polttoaineena voidaan käyttää esteröidystä kasviöljystä valmistettua biodieseliä tai katalyyttisellä vetykäsittelyllä valmistettua uusiutuvaa dieseliä.

Tässä pro gradu -tutkielmassa perehdyttiin kasviöljyjen ominaisuuksiin ja niissä tapahtuviin kemiallisiin muutoksiin kuumennuksen aikana. Tutkimuksessa selvitettiin kierrätetyn kasviöljyn sopivuutta uusiokäyttöön, kuten voiteluaineina sekä polttoaineina.