B i o C h e m T e c h E n g i n e e r i n g

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Glycerol
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Chemische Grundlagen

Propantriol (Glycerol) C3H5(OH)3

 

farblose, viskose Flüssigkeit

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Xn reizend


Vorkommen:
in tierischen und pflanzlichen Fetten und Ölen, im menschlichen Stoffwechsel

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RS-Sätze:               R 36, S 26


Entsorgung:              G 1


Molgewicht:                92,09 g/mol
Dichte:                    1,261 g/cm3
Schmelztemperatur:        18,2 °C
Siedetemperatur:           290°C
Wasserlöslichkeit:
in jedem Verhältnis mischbar
Löslichkeiten:
Ethanol, Methanol und alle polare Stoffe

 

 

Eigenschaften:

Glycerol ist eine geruchlose, süßlich schmeckende, hoch viskose und hygroskopische (wasseranziehende) Flüssigkeit. Glycerol gehört aufgrund seiner drei Hydroxylgruppen (OH-Gruppen) im Molekülbau zu den dreiwertigen Alkoholen. Das Glycerolmolekül ist stark polar und daher gut wasserlöslich. Unterhalb des Schmelzpunktes erstarrt wasserfreies Glycerol zu Kristallen.

Glycerol ist oxidierbar, wobei Glycerolaldehyd und Dihydroxyaceton entsteht. Mit Salpetersäure erhält man Glycerolsäure. Verwendet man jedoch eine Gemisch aus rauchender Salpetersäure und konzentrierter Schwefelsäure (Nitriersäure) verestern die Hydroxylgruppen zu Trisalpetersäureglycerinester (Nitroglycerin), einem hochbrisanten und berührungsempfindlichen Sprengstoff.

Mit Säuren bildet Glycerol zahlreiche Ester. Fette bestehen beispielsweise aus Triglyceriden, die durch die Veresterung aller drei Hydroxylgruppen des Glycerols mit Carbonsäuren zugänglich sind.

Herstellung:

Früher gewann man Glycerol bei der Seifenherstellung als Nebenprodukt. Heute erfolgt die Herstellung hauptsächlich aus Propen, einem Produkt beim Cracken von langkettigen Alkanen. Das Propen wird zuerst zu Allylchlorid        (CH2=CH-CH2Cl) chloriert, das dann über mehrere Zwischenschritte zu Glycerol umgewandelt wird. Ein weiteres wichtiges Verfahren ist die Hydroxylierung von Allylalkohol mit Wasserstoffperoxid und einem Wolframoxid-Katalysator.

Seit 1996 fällt Glycerol verstärkt als Nebenprodukt der Biodieselherstellung an. Damit verbunden ist ein dramatischer Preisverfall auf dem Markt und die Möglichkeit neue Anwendungsgebiete zu erschliessen.

Verwendung:

Zur Herstellung von Kunststoffen (z.B. Polyurethanschäume) und Farbstoffen   (z.B. Alizarinblau); in Cremes und Salben, als Feuchthaltemittel (z.B. Tabak); als Bremsflüssigkeit und Frostschutzmittel; Weichmacher für Filme; als wasseranziehender Zusatz für Farbbäder, Kopiertinten und Druckfarben; zur Synthese von Nitroglycerin (s.o.), einem wichtigen Sprengstoff z.B. zur Herstellung von Dynamit, zum Befüllen von Manometern

Glycerol als Nebenprodukt der Biodieselherstellung

Seit Mitte der 90 ziger Jahre wird aus Pflanzenölen der sogenannte Biodiesel (Fettsäuremethylester) hergestellt. Dabei entsteht als Nebenprodukt Glycerol, das nach einer Aufbereitung konzentriert (mindestens 80 % Glycerolgehalt) oder destilliert (Glycerolgehalt 99,7 %) veräussert werden kann. Bei Herstellung von einer Tonne Biodiesel entstehen etwas mehr als 100 kg Glycerol.

Das Glycerol entsteht bei der Biodieselherstellung folgendermaßen:

Pflanzenöltriglycerid + 3 x Methanol = 3 x Pflanzenölmethylester + Glycerol

Bezogen auf das eingesetzte Pflanzenöl entsteht etwa 10 % Glycerol. Da im Gegensatz zum Biodiesel das Glycerol polar ist, sammeln sich im Glycerol alle polaren Stoffe, die während der Reaktion entstehen, die nativ im Öl vorhanden sind oder bei der Ölaufbereitung in das Öl gelangen. Das sind insbesondere Methanol, Wasser, Seife, anorganische Salze und polare organische Verbindungen. Allein die Seife im Biodiesel (etwa 8-15 %) würde eine Destillation des Rohglycerols unmöglich machen. Aus diesem Grunde muss das Glycerol für die Destillation in mehreren Schritten aufbereitet werden.

Die Aufbereitungsschritte sind:

  • 1. Spaltung der Seifen und des Katalysators, Verdünnen mit Wasser
  • 2. Abtrennung der Fettsäuren, ggf. der Salze und Neutralisation
  • 3. Abtrennung des Methanols
  • 4. Eindampfung des Glycerols (Wasserabdampfung)
  • 5. Destillation, Desodorierung und Bleiche mit Aktivkohle zur Herstellung von Pharmaglycerol

Zur Erreichung von Pharmaqualitäten sollte der MONG-Wert < 2 %, der Salzgehalt möglichst niedrig (ca. 2 bis 4%) und die Konzentration des aufgearbeiteten, konzentrierten Glycerols mindestens 98 % sein, bevor das Glycerol destilliert wird.

Biodieselwerke, die das Glycerol bis zur höchsten Qualität zum Pharmaglycerol aufbereiten, haben einen Wettbewerbsvorteil.

Entscheidend für die Abnahme von Glycerol durch die großen Vermarkter ist die Koscherzertifizierung.

Qualitätsparameter für Pharmaglycerol

Parameter

Einheit

PH.EUR: 99,5 %

PH.EUR: 85 %

Identität

 

entspricht Test A

entspricht Test A

Aussehen

Wassertest

klar, farblos

klar, farblos

Dichte bei 20°C

g/cm³

min 1,2603

min 1,221

Brechungsindex n 20

 

1,470 -1,475

1,449-1,455

Glycerolgehalt, physikalisch

 % (m/m)

98,0 -101

83,5-88,5

Farbe APHA

 

max 10

max 10

Sauer- oder alkalisch reagierende Stoffe

ml

max 0,2

max 0,2

Ester

ml

 min 8

min 8

Sulfatasche-Gehalt

% (m/m)

max 0,01

max 0,01

Chlorid-Gehalt

 ppm

max 10

max 10

Halogen-Gehalt.

ppm

max 35

max 30

Wasser-Gehalt

% (m/m)

max 2,0

12-16

Schwermetalle

ppm

max 5

max 5

Aldehyde

ppm

max 10

max 10

Zucker

 

negativ

negativ

Verunreingung A; verwandte Substanzen

% (m/m)

 max 0,1

max 0,1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

PH.EUR.= Europäisches Arzneimittelbuch (Pharmacopee Europeenne), 5.Ausgabe 2005