Metody oceny toksyczności smarów. Kilka słów o smarach biodegradowalnych

Przez ostatnią dekadę – a być może i dłużej – biodegradacja była główną miarą oceny, jak bardzo środki smarne są przyjazne środowisku. Uważano, że im bardziej kompletnie smar rozkłada się do nieszkodliwych związków wodoru, węgla i tlenu, tym lepszy jest dla środowiska. Choć wysoki stopień biodegradacji może być zaletą smaru, sama biodegradacja nie oddaje pełnego obrazu wpływu środka smarnego na środowisko. Należy również uwzględniać różne sposoby oddziaływania smaru na otoczenie.

Treść na podstawie artykułu: Environmentally Friendly Lubricants: Biodegradable or Nontoxic. Terry Smith Director of Environmental, Safety & Laboratory Services Lubrication Engineers, Inc.

Na przykład rozważmy smar, który w 100% ulega degradacji w ciągu 28 dni. Czy nadal jest przyjazny środowisku, jeśli podczas tego procesu jest toksyczny i niszczy lub zmienia znaczną część życia roślinnego lub zwierzęcego? Tym samym najpierw trzeba zdefiniować, co oznacza, że smar jest „przyjazny środowisku”. Jaka metoda kwantyfikuje jego skuteczność? Skąd twórcy ekologicznych środków smarnych wiedzą, czy naprawdę dokonują postępu, czy jedynie utrzymują status quo?

Toksyczność w kontekście środków smarnych 

Innym kryterium, które warto rozważyć oprócz biodegradacji, jest toksyczność. Określenie toksyczności środka smarnego ma kluczowe znaczenie dla ustalenia jego przyjazności środowiskowej. Znalezienie metody testowej, która byłaby prosta, opłacalna i szybka w ocenie toksyczności smaru, okazało się trudne. Przez lata dostępnych było wiele metod badania toksyczności; część z tradycyjnych protokołów screeningowych nadawała się do oceny smarów, inne wymagały dużych modyfikacji, a jeszcze inne w ogóle się nie sprawdzały. Wszystkie tradycyjne testy toksyczności mają problemy z testowaniem smarów, ponieważ metody te są zwykle przystosowane do próbek wodnych, a nie do bezwodnych środków smarnych.

Testy toksyczności smarów 

Wiele testów próbuje określić dawkę śmiertelną (LD50) dla badanego gatunku zwierząt. LD50 to taka ilość substancji, która powoduje 50% śmiertelność. Gatunek testowy może być dowolny – od rozwielitek, przez stworzenia morskie, po ssaki. Tradycyjne testy toksyczności wymagają dobrze wyposażonego laboratorium (zwykle dedykowanego wyłącznie do testów toksyczności), wyszkolonego personelu laboratoryjnego i utrzymania hodowli organizmów testowych. To jest względnie proste w przypadku mniejszych i prostszych form życia, ale wraz z przejściem do większych ssaków utrzymanie testowych zwierząt staje się trudniejsze i droższe. Klasyczne badania toksyczności mogą trwać od tygodni do miesięcy, kosztować tysiące dolarów i wciąż nie dostarczać danych wysokiej jakości o dobrej powtarzalności.

Alternatywna metoda screeningowa toksyczności dla smarów 

Od ponad dwóch dekad dostępna jest alternatywna metoda screeningowa toksyczności, która w porównaniu z tradycyjnymi protokołami oferuje następujące korzyści:

1. Kompaktowość – wymaga 2–3 metrów blatu roboczego i trochę miejsca w zamrażarce na odczynniki, zamiast całego laboratorium i pomieszczeń dla zwierząt.
2. Szybkość – wyniki w minutach, nie w dniach czy miesiącach.
3. Ekonomia – koszty rzędu kilkuset dolarów zamiast kilku tysięcy.
4. Prostota – technik laboratoryjny potrafiący obsługiwać jednorazową pipetę i wykonywać rozcieńczenia seryjne staje się ekspertem w kilka dni.
5. Niezawodność – doskonała powtarzalność i reprodukowalność wyników, łatwa kontrola jakości. 

Alternatywna metoda screeningowa to system Microtox® Rapid Toxicity Testing System. Opracowany pod koniec lat 70. przez Microbics Corporation. Obecnie jest własnością Modern Water (Guildford, Wielka Brytania). System Microtox wykorzystuje bioluminescencyjne bakterie jako organizmy testowe. Prostota testu polega na pomiarze emisji światła przez żywe bakterie. Gdy metabolizm bakterii zwalnia lub bakterie giną, ilość emitowanego światła maleje lub zanika. Microtox mierzy stężenie efektywne EC50 – stężenie próbki powodujące 50% spadek luminescencji, analogiczne do IC50 w innych testach toksyczności.

System Microtox dostarcza narzędzia do szybkiego przygotowania bakterii, pomiaru ich emisji światła, przygotowania rozcieńczeń testowanego produktu, inkubacji, ponownego pomiaru światła, analizy danych i wyznaczenia wartości EC50.

Wyzwania przy badaniu smarów

Bioluminescencyjne bakterie Microtox® wymagają słonej wody o określonym zasoleniu i pH, aby utrzymać żywotność i aktywność luminescencyjną. Dodanie bezpośrednio środka smarnego do takiego roztworu powoduje tworzenie niestabilnej emulsji wodno-olejowej, co uniemożliwia prawidłowy pomiar toksyczności.

Aby odtworzyć warunki wycieku oleju do wody, w laboratorium przygotowuje się próbkę według następującej procedury: 

Określoną objętość słonej wody i smaru umieszcza się w zamkniętej kolbie umocowanej na wstrząsarce. Po określonym czasie wstrząsania fazę wodną oddziela się od fazy olejowej i poddaje testowi EC50 w systemie Microtox®. Taka procedura symuluje naturalne procesy wymieszania i przenikania zanieczyszczeń z oleju do wody.

Ograniczenia metody badania w kontekście toksyczności smarów 

Bakterie Microtox® są mniej wrażliwe na niektóre metale i związki amonowe niż organizmy używane w tradycyjnych testach toksyczności, ale są bardziej wrażliwe na siarkę oraz jej związki. Wyniki testów Microtox® nie zawsze korelują dokładnie z wynikami klasycznych metod, jednak ogólna tendencja jest zbieżna.

Dużą zaletą systemu Microtox® jest liczebność populacji testowych bakterii w jednej próbce – nawet do miliona komórek. Dzięki temu wpływ losowych fluktuacji jest zminimalizowany, a duża populacja na dnie łańcucha pokarmowego pozwala lepiej ocenić potencjalną toksyczność, zanim substancja przedostanie się do wyższych ogniw łańcucha pokarmowego.

Akceptacja i normy

System Microtox® zyskuje coraz większą akceptację jako metoda przesiewowa. Procedury oparte na Microtox® zostały wprowadzone we Francji, Niemczech, Holandii, Hiszpanii, Szwecji oraz Wielkiej Brytanii. Kanadyjska firma Energy and Utilities Board stosuje Microtox® do oceny toksyczności płynów wiertniczych. W Stanach Zjednoczonych normą ASTM D5660 (1996) ustanowiono testy detoksykacji mikrobiologicznej, a w 2004 r. Agencja Ochrony Środowiska (EPA) zaproponowała włączenie Microtox® do dozwolonych metod całkowitej toksyczności ścieków (WET) w ramach programu pozwoleń NPDES. 

Czym wyróżniają się smary biodegradowalne?

Smary biodegradowalne wyróżniają się tym, że są wykonane na bazie olejów roślinnych lub syntetycznych, które ulegają szybkiemu i naturalnemu rozkładowi w środowisku, co zapewnia silne wsparcie dla ochrony środowiska. Charakteryzują się one niską toksycznością, wysoką odpornością na wodę, doskonałą smarownością oraz stabilnością termiczną, co pozwala na efektywne smarowanie ruchomych części maszyn nawet w trudnych warunkach. Dzięki tym cechom minimalizują ryzyko długotrwałego zanieczyszczenia gleby i wody oraz szkód dla fauny i flory.

Zastosowanie smarów biodegradowalnych w przemyśle 

Smary biodegradowalne są szczególnie polecane i stosowane tam, gdzie istnieje wysokie ryzyko przedostania się środka smarnego do środowiska naturalnego. Do takich branż należą:

• Przemysł rolniczy i leśnictwo (maszyny rolnicze, piły łańcuchowe, sprzęt leśny).
• Przemysł spożywczy i farmaceutyczny (gdzie wymagana jest czystość i bezpieczeństwo środowiskowe).
• Budownictwo, zwłaszcza budownictwo wodne i urządzenia portowe.
• Sektor morski i energetyka, gdzie smary mogą przedostać się do wód morskich i naturalnych zbiorników wodnych.
• Transport kolejowy, gdzie wymagana jest przyjazność dla środowiska przy smarowaniu obrzeży kół i innych elementów.

Smary biodegradowalne marki Lubrication Engineers

Smary biodegradowalne marki Lubrication Engineers to wysokiej jakości środki smarne zaprojektowane z myślą o ochronie środowiska, które spełniają rygorystyczne normy biodegradowalności, niskiej toksyczności i braku bioakumulacji. Produkty te bazują na nowoczesnych formułach z wykorzystaniem ulepszonych genetycznie olejów roślinnych lub wysokowydajnych syntetycznych estrów, co pozwala im łączyć efektywność smarowania z ekologiczną odpowiedzialnością.

W porównaniu do tradycyjnych smarów mineralnych smary biodegradowalne Lubrication Engineers są podatne na szybki rozkład w środowisku naturalnym, co sprawia, że są bezpieczne dla gleby, wody i organizmów żyjących. Spełniają testy takie jak ASTM D5864 (biodegradacja wodna), ASTM D6081 (toksyczność wodna) oraz badania dotyczące bioakumulacji, dzięki czemu są certyfikowane jako bezpieczne dla środowiska. Co więcej, produkty te eliminują problemy starszych formuł z niską odpornością na utlenianie i złymi właściwościami niskotemperaturowymi dzięki zastosowaniu zaawansowanych technologii chemicznych.

Dzięki tym cechom smary te znajdują zastosowanie w branżach, gdzie wymagana jest ochrona środowiska, takich jak przemysł leśny, rolniczy, morski, budownictwo wodne oraz sektor energetyczny. Lubrication Engineers zaleca wdrażanie programów niezawodności smarowania, które nie tylko optymalizują zużycie smarów i energię, ale również znacznie zmniejszają wpływ na środowisko przez dłuższe okresy eksploatacji i wprowadzenie automatycznych systemów smarowania.

Podsumowując, smary biodegradowalne Lubrication Engineers to nowoczesne, przetestowane i certyfikowane środki smarne łączące wysoką wydajność techniczną z pełnym bezpieczeństwem ekologicznym, służące do zastosowań przemysłowych wrażliwych środowiskowo.