Ταλλέλαιο

Το ταλλέλαιο (tall oil), που ονομάζεται επίσης υγρό κολοφώνιο ή ταλλόλη, είναι παχύρρευστο, έντονης οσμής, κιτρινόμαυρο υγρό που λαμβάνεται ως υποπροϊόν της μεθόδου kraft κατά την παραγωγή χαρτοπολτού από κωνοφόρα είδη, ιδίως από πεύκο, έλατο και ερυθρελάτη.Η ονομασία αυτή προήλθε ως αγγλική παράφραση της σουηδικής λέξης, tallolja (που σημαίνει «έλαιο πεύκου»). Το ταλλέλαιο αποτελεί σήμερα το τρίτο κυριότερο υπόλειμμα της βιομηχανίας χαρτοπολτού, μετά τη λιγνίνη και τις ημικυτταρίνες. Η απόδοση ακατέργαστου ταλλέλαιου κατά τη χημική πολτοποίηση κυμαίνεται γύρω στα 30–50 kg/τόνο παραγόμενου χαρτοπολτού.

 Στη θειική μέθοδο πολτοποίησης, η υψηλή αλκαλικότητα και η θερμοκρασία μετατρέπουν τους εστέρες και τα καρβοξυλικά οξέα σε διαλυτά σαπούνια νατρίου λιγνίνης, κολοφωνίου και λιπαρών οξέων. Το χρησιμοποιούμενο διάλυμα για τη χημική κατεργασία - χώνευση των ξυλοτεμαχιδίων ονομάζεται μαύρο υγρό και είναι περίπου 15% περιεκτικότητας σε στερεά. Το μαύρο υγρό συμπυκνώνεται σε έναν αποστακτήρα και μετά το πρώτο στάδιο το μαύρο υγρό έχει φτάσει σε επίπεδο στερεών 20-30%. Κανονικά τα σαπούνια αρχίζουν να επιπλέουν στη δεξαμενή αποθήκευσης για τα αδύναμα ή ενδιάμεσα υγρά και αφαιρούνται έτσι και συλλέγονται. Αποτελεσματική διεργασία αφαίρεσης του σαπουνιού μειώνει την περιεκτικότητα σε σαπούνι σε ποσοστό 0,2–0,4% (κ.β.) του ξηρού υπολείμματος. Το σαπούνι που συλλέγεται ονομάζεται ακατέργαστο σαπούνι κολοφωνίου. Το ακατέργαστο σαπούνι κολοφωνίου στη συνέχεια αφήνεται να κατακαθίσει ή υφίσταται φυγοκέντρηση. Το σαπούνι στη συνέχεια αναμιγνύεται με οξινιστή όπου και θερμαίνεται και οξινίζεται με θειικό οξύ για να παραχθεί ακατέργαστο ταλλέλαιο. Η διαδικασία της οξίνισης σαπουνιού μπορεί να βελτιωθεί με την προσθήκη κροκιδωτικών. Ένα κροκιδωτικό θα μειώσειτο χρόνο διαχωρισμού και θα αποδώσει ένα καθαρότερο σαπούνι με χαμηλότερο ιξώδες Τα περισσότερα είδη πεύκης έχουν απόδοση σαπουνιού περίπου 5–25 kg/τόνο πολτού, ενώ η δασική πεύκη δίνει περίπου 20–50 kg/τόνο πολτού. Η πεύκη αυτή που υπάρχει άφθονη σε δασικές φυτείες και δάση στη βόρεια Σκανδιναβία δίνει απόδοση ακόμη και μεγαλύτερη από 50 kg/τόνο παραγόμενου πολτού. Σε παγκόσμια κλίμακα κάθε έτος περίπου 2 εκατομμύρια τόνοι ακατέργαστου ταλέλλαιου εξευγενίζονται. Η χημική σύνθεση του ακατέργαστου ταλλέλαιου ποικίλλει αρκετά ανάλογα με το είδος του ξύλου που χρησιμοποιείται. Σημείο αναφορά - ποιότητας για το ταλλέλαιο είναι ο αριθμός οξύτητας. Με πεύκα ως ύλη στην πολτοποίηση, είναι δυνατό να εμφανιστούν αριθμοί οξύτητας στην περιοχή περίπου 160-165, ενώ όταν χρησιμοποιείται μείγμα κωνοφόρων ειδών ξύλου με πλατύφυλλα είδη (λ.χ. οξιά, σημύδα, λεύκη) να υπάρχουν αριθμοί οξύτητας σαφώς χαμηλότεροι, π.χ. 125-135.Συνήθως το ακατέργαστο ταλλέλαιο περιέχει κολοφώνιο, το οποίο ως γνωστόν συνίσταται από ρητινικά οξέα (κυρίως αβιετικό οξύ και τα ισομερή του), λιπαρά οξέα (κυρίως παλμιτικό οξύ, ελαϊκό οξύ και λινολεϊκό οξύ) και λιπαρές αλκοόλες, μη σαπωνοποιήσιμες στερόλες (5–10%), μερικές στερόλες και παράγωγα αλκυλικών υδρογονανθράκων.Με κλασματική απόσταξη λαμβάνεται κολοφώνιο ταλλέλαιου, με περιεκτικότητα σε κολοφώνιο μειωμένη σε ποσοστό 10-35%. Με περαιτέρω μείωση της περιεκτικότητας σε κολοφώνιο -σε 1-10%- μπορεί να ληφθεί το λιπαρό οξύ ταλλέλαιου (TOFA), το οποίο είναι φθηνό, αποτελείται κυρίως από ελαϊκό οξύ και είναι πρώτη ύλη πτητικών λιπαρών οξέων. Το κολοφώνιο του ταλλέλαιου βρίσκει εφαρμογές ως συστατικό ρητινών, καουτσούκ και μελανιών και ως γαλακτωματοποιητής. Η πίσσα χρησιμοποιείται ως συνεκτική ουσία στο τσιμέντο, ως κόλλα και ως γαλακτωματοποιητής για την άσφαλτο.Ένα παραγόμενο προϊόν, το TOFA, είναι μια χαμηλού κόστους και περιβαλλοντικά φιλική εναλλακτική λύση έναντι των λιπαρών οξέων του στέατος για την παραγωγή σαπουνιών και λιπαντικών. Όταν εστεροποιείται με την πενταερυθριτόλη, μπορεί να αξιοποιηθεί ως συστατικό ρητινών και βερνικιών με βάση το έλαιο. Όταν αντιδρούν με αμίνες, παράγονται πολυαμιδοαμίνες που μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως σκληρυντικά (hardeners) για εποξειδικές ρητίνες.