Ethyleenglycol

Kerninformatie - Ethyleenglycol

Mono-ethyleenglycol, gewoonlijk aangeduid als ethyleenglycol antivries, maar het wordt ook wel ethaan-1,2-diol, MEG, EG en industriële glycol genoemd.

Ethyleenglycol werd voor het eerst in de jaren 1850 gemaakt en wordt nu commercieel geproduceerd door middel van een chemische reactie tussen ethyleenoxide en een katalysator. De grootschalige productie van ethyleenglycol begon aan het begin van de 20e eeuw in de VS en tegenwoordig wordt het wereldwijd in grote hoeveelheden geproduceerd.

Ethyleenglycol - belangrijkste toepassingen

Op waterglycol gebaseerde warmteoverdrachtsvloeistoffen, waarvoor een antivriesfunctie vereist is.
Koelmiddel-glycol-samenstellingen, voor gebruik in koelprocessen voor voedsel en dranken.
Secundaire koelmiddelen (vloeistof) in grote koelsystemen, waar het primaire koelmiddel (gas) en de bijbehorende installatie op een centrale locatie zijn geplaatst.
Antivries voor motoren op waterbasis en zonder water.
Ontijzingsvloeistof voor vliegtuigen en start- en landingsbanen.
Tussenproduct bij de productie van polyestervezels voor plastic PET-flessen.
Bevochtigingsmiddel, om vocht (water) op te nemen in productieprocessen.
Gashydraatinhibitor, in gaspijpleidingen.

Ethyleenglycol - eigenschappen

Het eenvoudigste lid van de glycolfamilie van organische verbindingen.
Heldere, waterwitte, lichtzoete, licht stroperige vloeistof.
Zuivere ethyleenglycol heeft een kookpunt van 198°C en bevriest bij -52°C als het gemengd wordt met 28% water.
Hygroscopisch en mengbaar met water in alle verhoudingen.
Gemakkelijk biologisch afbreekbaar en bioaccumuleert niet.
Concentraties boven 22% v/v in water hebben een biostatische functie.

Ethyleenglycol - belangrijkste voordelen

Beste warmteoverdracht van alle glycolen en wordt daarom vaak verkozen boven propyleenglycol.
Aanzienlijk minder stroperig dan propyleenglycol, vooral bij temperaturen onder nul. Vloeistoffen met een lagere viscositeit vereisen meer pomp-energie en zijn daarom duurder in het gebruik.
In vergelijking met propyleenglycol is er bij vermenging met water minder procentueel volume ethyleenglycol nodig om dezelfde vriespuntbescherming te bereiken.
Het wordt in veel grotere volumes geproduceerd dan propyleen en andere glycolen, waardoor het meestal minder kost per eenheid en gemakkelijker verkrijgbaar is.

Ethyleenglycol - nadelen

Het belangrijkste nadeel van ethyleenglycol is de toxiciteit voor mens en dier. Hoewel de overgrote meerderheid van de veiligheidsinformatiebladen ethyleenglycol (slechts) als "schadelijk" bestempelt, bestaat er veel bewijs dat relatief kleine hoeveelheden dodelijk kunnen zijn. In de Verenigde Staten is de kwestie van ethyleenglycolvergiftiging onlangs besproken in de Amerikaanse Senaat.

Tot 2010 werd alleen propyleenglycol als niet-toxisch geclassificeerd, dat is niet langer het geval. In 2010 ontwikkelde Hydratech, samen met Jack Evans en Tom Light uit Connecticut in de VS, een reeks niet-giftige warmteoverdrachtsvloeistoffen op basis van ethyleenglycol, gemengd met een ontgiftingsadditief. Het assortiment DTX-producten biedt de thermische efficiëntie en lage viscositeit van ethyleenglycol in combinatie met de niet-toxische eigenschappen van propyleenglycol.

Voor meer gedetailleerde informatie over het assortiment DTX kiest u het juiste sectortabblad of belt u met een van onze technische experts.
Ethyleenglycol breekt van nature af in de aanwezigheid van zuurstof. Tijdens de afbraak worden verschillende zure bijproducten gevormd, waaronder glycolzuur, mierenzuur, azijnzuur en oxaalzuur. Deze zuren zullen carbonstaal en andere metalen snel aantasten, tenzij de juiste maatregelen worden genomen. Meer specifiek: het minimaliseren van de beschikbaarheid van zuurstof, pH-buffering van zure bijproducten en proactieve corrosiepreventie via inhibitoren.

Aanbevolen minimale volumes ethyleenglycol om biologische verontreiniging tot een minimum te beperken.

Er wordt vaak gevraagd naar de aanbevolen minimumconcentratie ethyleenglycol die in een wateroplossing moet worden gebruikt. Hydratech adviseert een minimum van 22% v/v, wat een vorstbescherming biedt tot onder -10°C, maar vaak heeft de operator slechts een vorstbescherming nodig tot bijvoorbeeld -2°C, waarvoor aanzienlijk minder ethyleenglycol per volume nodig is.

Er zijn verschillende redenen voor de geadviseerde minimumconcentratie;

1) De bestrijding van corrosie, aanslag en biologische aantasting. Warmteoverdrachtsvloeistoffen op basis van ethyleenglycol van Hydratech zijn samengesteld voor gebruik in zowel koel- als verwarmingssystemen in een uitgebreid concentratiespectrum. Om gedurende lange tijd bescherming te bieden, moet het oorspronkelijke mengsel ook het juiste evenwicht van corrosie-, aanslag- en biologische inhibitoren hebben, zodat bij verschillende concentraties een goede corrosiebestrijding behouden blijft. Bijv. De inhibitoren in CoolFlow IGE en CoolFlow DTX zijn zo samengesteld dat ze de best mogelijke prestaties en levensduur van de vloeistof geven bij ethyleenglycolconcentraties tussen 25 en 60% v/v. Als u de ethyleenglycolconcentratie verlaagt tot minder dan 22%, worden de inhibitorconcentraties verlaagd tot een niveau dat een systeem mogelijk onvoldoende bescherming biedt tegen corrosie, aanslag en biologische aantasting.

2) Verhoogde pH-buffering tegen zuurafbraak. Zowel ethyleen als propyleenglycol breken af bij blootstelling aan hoge temperaturen. Bij een hogere concentratie vloeistof is er ook een hogere concentratie inhibitor aanwezig in de oplossing. De hogere concentratie inhibitoren zorgt voor een betere pH-buffering om zure bijproducten tegen te gaan, die gevormd kunnen worden als gevolg van de afbraak van ethyleenglycol.

3) Biologische integriteit van de vloeistof. De derde reden om minstens 22% ethyleenglycol in het systeem te gebruiken, heeft te maken met de mogelijkheid van bacteriegroei. In concentraties van 20% of meer remmen zowel ethyleenglycol als propyleenglycol de groei en verspreiding van de meeste microben en schimmels. De verlaagde oppervlaktespanning in de glycoloplossing verstoort de celwanden van de bacteriën, wat zorgt voor een omgeving waarin bacteriën niet kunnen groeien. Bij zeer lage glycolconcentraties, bijvoorbeeld lager dan 1%, werken zowel ethyleenglycol als propyleenglycol als een voedingsstof voor bacteriën. Bij deze concentraties zullen bacteriën de propyleenglycol biologisch afbreken, waardoor de bacteriële verontreiniging snel toeneemt. Bij niveaus van meer dan 1 en minder dan 20% kunnen sommige bacteriën in beperkte mate overleven, vooral bij gematigde temperaturen.

De aanwezigheid van bacteriën impliceert niet altijd bacteriegroei. Oplossingen van 22% of meer ethyleenglycol zijn biostatisch, niet biocidaal. Als dus een bacteriebron in oplossingen van ethyleenglycol wordt gebracht, kan de vloeistof de aanwezigheid van bacteriën laten zien. Daarom raadt Hydratech aan om nieuwe installaties vóór ingebruikname te reinigen en de systeemvloeistof periodiek te testen op biologische activiteit - raadpleeg het SureFlow vloeistofonderhoudsprogramma voor meer informatie. Om de kans op besmetting door externe verontreiniging verder te minimaliseren, bevatten alle formules van Hydratech zowel kortwerkende als langwerkende biociden.

Technische inzichten in ongeremde ethyleenglycol

Overgenomen uit „Process Cooling & Equipment USA, juli 2002”. auteur. De heer Keith Wheeler.

Wanneer ethyleenglycol als warmteoverdrachtsvloeistof in koeltoepassingen wordt gebruikt, kan het ongeremde ethyleenglycol afbreken, wat problemen veroorzaakt en de kosten verhoogt. Kom meer te weten over de wetenschap achter de eigenschappen van ethyleenglycol en waarom een geremd ethyleenglycol een oplossing zou kunnen zijn.

Ongeremd ethyleenglycol is al vele jaren een populaire keuze als warmteoverdrachtsvloeistof in koelmachines vanwege de lage kosten en de uitstekende bescherming tegen bevriezing en hitte binnen een breed temperatuurbereik. Het heeft ook een goede warmteoverdracht en een laag geleidingsvermogen, om nog maar te zwijgen van het feit dat het volledig mengbaar is met water - een goedkoop en ruim voorradig oplosmiddel. Dat zijn de pluspunten. Er zijn echter ook nadelen verbonden aan ongeremd ethyleenglycol, zoals:

Het breekt relatief gemakkelijk af.
Het bevordert corrosie nadat het afgebroken is.
Het is moeilijk te controleren.
Het neemt water op uit de atmosfeer.

Deze nadelen kunnen tot gevolg hebben dat er vaak vloeistoffen moeten worden vervangen, wat gebruikers geld kan kosten aan arbeidsloon en onderdelen. Er kan ook verlies optreden van productie door stilstand en mogelijke voortijdige uitval van het systeem.

Afbraak van ongeremde ethyleenglycol

Dow Chemical Co., Midland, Mich., verspreidt een technisch bulletin met de titel „Acidic Thermal Degradation of Ethyleenglycol and Propyleenglycol.” Dit adviesbulletin verwijst naar het onderzoek van Dr. Walter Rossiter en zijn team van het National Bureau of Standards, dat nu het National Institute for Standards and Technology (NIST) heet.

Dr. Rossiter en zijn team voerden experimenten uit waaruit bleek dat ongeremde ethyleenglycol wordt afgebroken tot vijf organische zuren -- glycolzuur, glyoxylzuur, mierenzuur, koolzuur en oxaalzuur -- onder invloed van warmte, zuurstof, koper en aluminium. Koper en aluminium fungeren als katalysatoren in de aanwezigheid van ongeremde ethyleenglycol. De organische zuren tasten onder de juiste omstandigheden koper en aluminium in slechts drie weken tijd chemisch aan en vormen zo organische metaalverbindingen in de vloeistof.

Een ander uitgebreid onderzoek naar de afbraak van ongeremde ethyleenglycol werd uitgevoerd door John Beavers en Ronald Diegle van Battelle, Columbus Laboratories. Zij concludeerden dat de afbraak van ongeremde ethyleenglycol zonder contact met verschillende metalen plaatsvond, maar dat de afbraak werd versneld door de aanwezigheid van de metalen.

In veel richtlijnen voor chemische bestendigheid staat dat koper, aluminium en andere metalen mogen worden gebruikt in combinatie met ongeremde ethyleenglycol. Meestal zijn hun adviezen gebaseerd op een twee weken durend chemisch compatibiliteitsonderzoek waarbij verschillende metalen bij verschillende temperaturen worden blootgesteld aan ongeremde ethyleenglycol. Bovenstaand onderzoek geeft aan dat ongeremde niet-geïnhibeerd ethyleenglycol pas na drie weken begint af te breken en zuur wordt onder extreme omstandigheden (212°F [100°C] en zuurstof die in de niet-geïnhibeerde ethyleenglycoloplossing borrelt). De richtlijnen voor chemische bestendigheid zijn dus gebaseerd op de "oplosbaarheidseffecten" van ongeremde ethyleenglycol en niet op de effecten van gedegradeerd, zure ongeremde ethyleenglycol op metalen. Dit laatste is veel corrosiever voor metalen.

Corrosie van metalen begint op plaatsen waar metaalionen van het basismetaal worden weggestript door zure, ongeremde ethyleenglycol. Het deel van het metaal waarvan het metaal aan het oppervlak is weggestript, wordt nu metaaloxide. Als metaalionen eenmaal opgelost zijn, kunnen ze zich aan tegengesteld geladen metalen hechten om een galvanische corrosiecel te vormen. Op deze plaatsen in de koelcyclus kan snelle corrosie optreden. Bijproducten van corrosie (metaaloxiden) kunnen dan worden weggespoeld en verderop schade veroorzaken. Typische problemen die met corrosie in een koelsysteem van een koelmachine in verband worden gebracht, zijn verstopping van een deeltjesfilter, schade aan mechanische afdichtingen en voortijdige uitval van het systeem.

Preventief onderhoud wordt moeilijk. Omdat ongeremde ethyleenglycol in slechts drie weken kan afbreken en corrosief kan worden, kan preventief onderhoud tijdrovend en duur zijn.

Het is bijna onmogelijk om een nauwkeurige pH-meting te verkrijgen voor 100 procent ongeremde ethyleenglycol, omdat het een organische vloeistof is. pH-meters zijn gevoelig voor fouten en instabiliteit wanneer ze worden blootgesteld aan organische chemicaliën. Volgens verschillende fabrikanten van ongeremde ethyleenglycol heeft deze chemische stof een pH van 5,5 tot 8,0. De meeste fabrikanten van ongeremde ethyleenglycol specificeren geen pH voor deze chemische stof; zij vermelden "niet van toepassing" of "niet beschikbaar" (NA) op het productinformatieblad of het veiligheidsinformatieblad (MSDS). Anderen stellen dat de chemische stof met water moet worden verdund om een pH-meting te krijgen. Maar als men verdunt met water, meet men dan de pH van het toegevoegde water of de pH van de ongeremde ethyleenglycol/wateroplossing?

Een pH-waarde van een ongeremde ethyleenglycol/wateroplossing wordt minder nauwkeurig naarmate de ongeremde ethyleenglycolconcentratie toeneemt. Het verhogen van de waterconcentratie in ongeremd ethyleenglycol zorgt voor een stabielere en betrouwbaardere pH-meting.

Enkele inherente problemen die gepaard gaan met het gebruik van een pH-meter om de pH van een organische chemische stof te meten, zijn:

De referentie-elektrode en interne bufferoplossingen zijn beide waterig.
De activiteit van het waterstofion kan sterk variëren tussen een waterige en een organische chemische stof.
De ontleding van een verbinding kan sterk variëren tussen een waterige en een organische chemische stof.
De externe bufferoplossingen (voor sondekalibratie) zijn waterige oplossingen.

Door het meten van de pH-waarde om een hogere zuurgraad op te sporen, kunt u niet bepalen wanneer u uw ongeremde ethyleenglycol moet vervangen.

Atoomabsorptiespectroscopie (AAS) en inductief gekoppeld plasma (ICP) zijn twee analytische instrumenten die specifieke metalen en hun concentraties in een vloeistof detecteren. Een monster van het ongeremde ethyleenglycol kan uit een toepassing worden geëxtraheerd en met AAS of ICP worden geanalyseerd om de metalen te detecteren die chemisch zijn aangetast door het zure ongeremde ethyleenglycol. Dit is echter een reactieve aanpak, want als er een hoge concentratie metalen in de vloeistof wordt aangetroffen, betekent dit dat de afbraak van ongeremde ethyleenglycol al heeft plaatsgevonden en zuur is geworden. Er is al corrosie opgetreden en het systeem is waarschijnlijk inwendig beschadigd.

Een gaschromatografie/massaspectrometer (GC/Mass Spec) wordt gebruikt om organische verbindingen in een oplossing te detecteren. Dit analyse-instrument kan de organische zuren meten die ontstaan als ongeremde ethyleenglycol begint af te breken.

Waterabsorptie

Ongeremde ethyleenglycol is, net als andere glycolen, hygroscopisch; het neemt vocht op uit de omgeving. De hoeveelheid water die uit de omgeving wordt opgenomen, is evenredig met het percentage relatieve vochtigheid (figuur 1). Bij 50 procent relatieve vochtigheid zal 100 procent ongeremd ethyleenglycol in evenwicht 20 procent water absorberen. Hierdoor daalt de concentratie ongeremde ethyleenglycol van 100 procent naar 83,3 procent.

Vanwege deze eigenschap wordt ethyleenglycol gebruikt als bevochtigingsmiddel voor textielvezels, papier, leer, kleefstoffen en lijm. Deze gewenste eigenschap helpt deze producten zachter, soepeler en duurzamer te maken. Waterabsorptie kan echter veel problemen veroorzaken in koeltoepassingen.

Veel gebruikers van ongeremd ethyleenglycol zijn zich niet bewust van de hygroscopische eigenschap en laten de dop vaak van de verpakking. Zodra dit gebeurt, zal ongeremd ethyleenglycol onmiddellijk water gaan absorberen.

Stel, u hebt een nieuwe koelmachine en u vult deze met wat u denkt dat 100 procent ongeremd ethyleenglycol uit de voorraad is. De relatieve vochtigheid in uw gebouw is 75 procent en de gebruikstemperatuur is -20°C (-4°F). Volgens uw handleiding voor vorstbeveiliging kunt u de koelmachine vullen met 35,5 procent ongeremd ethyleenglycol en 64,5 procent (volume) gedeïoniseerd (DI) of gedestilleerd water om vorstbeveiliging te krijgen bij -20°C (-4°F). Voor de zekerheid vult u de koelmachine met 38,5 procent ongeremd ethyleenglycol en 61,5 procent DI of gedestilleerd water om een vorstbescherming tot -23°C (-10°F) te bereiken. Als de relatieve luchtvochtigheid op de vloer 75 procent is en de dop niet op de verpakking zat, kan de 100 procent ongeremde ethyleenglycol 71,4 procent ongeremde ethyleenglycol en 28,6 procent water worden. Nu verdunt u deze oplossing met 61,5 procent water (denkend dat u een oplossing krijgt van 38,5 procent ongeremd ethyleenglycol en 61,5 procent water) en uw werkelijke concentratie wordt 27,5 procent ongeremd ethyleenglycol en 72,5 procent water. Deze concentratie biedt slechts bescherming tegen bevriezing tot -14°C (7°F). U hebt nu een oplossing waarvan u dacht dat deze vorstbescherming tot -20°C (-10°F) zou bieden, maar in werkelijkheid biedt deze slechts vorstbescherming tot -14°C (7°F). De vorstbescherming neemt af met 9°C (17°F). Dit kan leiden tot een storing in het systeem.

Omgekeerd wordt 100 procent ongeremde ethyleenglycol gebruikt voor bescherming tegen hitte. Dezelfde vochtopnemende eigenschap kan het vermogen van de vloeistof om goed te functioneren bij hoge temperaturen ernstig aantasten.

De omgevingslucht kan op vele manieren in een gesloten kringloopsysteem terechtkomen. Lucht (vochtigheid) kan in een koelmachine terechtkomen wanneer de dop van de tank wordt verwijderd om deze te vullen. Ook kan er lucht binnendringen wanneer de dop van de tank wordt verwijderd om het vloeistofpeil visueel te inspecteren en tijdens daaropvolgende bijvulbeurten met ongeremde ethyleenglycol. Lucht komt ook de koelmachine binnen via openstaande kleppen of via lekken (losse slangklemmen) in het systeem. Tenslotte is ongeremd ethyleenglycol stroperig en zal het lucht insluiten tijdens het gieten.

Een alternatief

Industrieel geremde ethyleenglycol bevat ongeveer 93 procent ongeremde ethyleenglycol, 3 procent water en 3 procent inhibitoren. De inhibitoren dienen twee doelen: verschillende metalen in de koelkring beschermen tegen corrosie en het ongeremde ethyleenglycol bufferen zodat het afbraakproces wordt vertraagd.

Antivries voor auto's bevat doorgaans silicaten en mag daarom niet in koelmachines worden gebruikt. Silicaten kunnen gel vormen, waardoor de efficiëntie van de warmtewisselaar in de koelmachine afneemt. Bovendien kunnen silicaten de mechanische afdichting van een pomp in een koelmachine beschadigen, waardoor de pomp gaat lekken.

Geremd ethyleenglycol heeft dezelfde vochtopnemende eigenschap als ongeremd ethyleenglycol. Er moeten preventieve maatregelen worden genomen om blootstelling aan lucht tot een minimum te beperken. Een nadeel van geremd ethyleenglycol is echter de kostprijs.

Het gebruik van geremde ethyleenglycol in plaats van ongeremde ethyleenglycol kan geld besparen gedurende de levensduur van de koelmachine en het gereedschap. Als ongeremd ethyleenglycol niet wordt afgebroken (met behulp van inhibitoren), dan wordt er geld bespaard omdat het koelleidingsysteem minder vaak onderhouden hoeft te worden (arbeid, onderdelen en productieverlies) en de vloeistof minder vaak vervangen hoeft te worden (arbeid, vervangende vloeistof en productieverlies).

Gezondheids-, veiligheids- en milieu-informatie over ethyleenglycol

OESO Screening Information Data Set (SIDS) beoordelingsprofiel voor ethyleenglycol

Chemische naam Ethyleenglycol (Ethaan-1,2-diol) CAS-nr. 107-21-1
Structuurformule HOCH2CH2OH
Aanbevelingen Deze chemische stof heeft momenteel een lage prioriteit voor verder onderzoek.

Samenvattende conclusies

Categorie Reden
De leden van deze categorie (van de familie Ethyleenglycol) worden vertegenwoordigd door de algemene molecuulstructuur HO(CH2 CH2 O) n H, waarbij n = 1-5. Alle leden van de categorie hebben dus twee terminale hydroxylgroepen en de leden verschillen alleen van elkaar in het aantal oxyethyleeneenheden. Daarom moeten ethyleenglycol en de hogere glycolen (tot en met n=5) als één groep worden geclassificeerd. Bij n = 6-8 neemt de absorptie door inslikken af en veranderen bepaalde fysisch-chemische eigenschappen aanzienlijk. Voor de meeste vereiste SIDS-eindpunten voor de leden van de categorie zijn adequate onderzoeken beschikbaar. Er wordt een benadering van de categorie gebruikt wanneer er geen experimentele gegevens beschikbaar zijn.

De leden van de categorie ethyleenglycol en de hogere glycolen (di-, tri-, tetra- en penta-) zijn qua structuur nauw verwant en hebben fysisch-chemische eigenschappen die op een regelmatige en gebruikelijke manier verschillen als gevolg van het toenemende moleculaire gewicht en de consistente functionaliteit van een relatief minder stabiel hydroxygedeelte aan elk uiteinde van het molecuul. Er wordt daarom ook verwacht dat het risicoprofiel en de dosisrespons consequent zullen veranderen, met minder kans op nadelige effecten naarmate het moleculair gewicht toeneemt. Beschikbare gegevens en kwantitatieve structuur-activiteitsmodellen voor de categorie voor verschillende toxicologische eindpunten bevestigen deze verwachting, wat aangeeft dat redelijkerwijs kan worden aangenomen dat er consistente veranderingen zijn in toxicologische effecten voor de relatief weinige gevallen waarin experimentele gegevens voor de categorie ontbreken. Beschikbare gegevens en modellen bevestigen dat naarmate het moleculair gewicht toeneemt, de kans op systemische, reproductieve en ontwikkelingstoxiciteit afneemt. De beschikbare gegevens voor verschillende ecotoxicologische eindpunten tonen aan dat de kans op deze effecten in de hele categorie consistent laag is, in die zin dat de LOEL's hoger zijn dan de grenswaarde voor de dosis. Polyethyleenglycol 200 (PEG 200, CAS-nr. 25322-68-3), dat geen lid is van deze categorie, is een mengsel van EG's (n=2 tot 8, dat dus leden van deze categorie en andere ethyleenglycolen met een hoger moleculair gewicht bevat) met een gemiddeld moleculair gewicht van ongeveer 200 en gemiddeld 4 oxyethyleeneenheden. Het heeft een aantal eigenschappen die vergelijkbaar zijn met die van de leden van de categorie en de gegevens van dit mengsel worden gebruikt om de trend te ondersteunen dat de toxiciteit binnen de vijf ledencategorie afneemt naarmate het moleculair gewicht toeneemt.

Menselijke gezondheid
Ethyleenglycol, di-ethyleenglycol en tri-ethyleenglycol worden door proefdieren vrijwel volledig opgenomen via orale weg, zoals te verwachten is gezien hun totale mengbaarheid met water. Aangezien tetra-ethyleenglycol en penta-ethyleenglycol ook volledig mengbaar zijn met water en een relatief laag moleculair gewicht hebben, kan redelijkerwijs worden aangenomen dat ze ook op grote schaal via de orale weg worden opgenomen. De geschatte absorptie voor ingeademde EG is ongeveer 100 procent. Er zijn geen directe metingen van inhalatieabsorptie beschikbaar voor DEG, TEG, tetra-EG en penta-EG. In in vivo huidabsorptiestudies bij knaagdieren werd 1-51% van EG geabsorbeerd. De biologische beschikbaarheid van DEG via de huid werd geschat op 9%. Er zijn geen directe metingen van dermale absorptie beschikbaar voor TEG, Tetra-EG en penta-EG. Aangezien ethyleenglycol volledig oplosbaar is in water, wordt verwacht dat het goed verdeeld wordt over de waterige weefsels van het lichaam, met lagere concentraties in vetweefsel; voor ethyleenglycol is in beperkte mate een uniforme verdeling aangetoond.

De belangrijkste metabolische route voor de omzetting van ethyleenglycol is oxidatie via alcohol-dehydrogenases en aldehyde-dehydrogenases. De belangrijkste metabolieten van ethyleenglycol zijn kooldioxide, oxaalzuur en glycolzuur. Tot de geïdentificeerde DEG- en TEG-metabolieten behoren kooldioxide, oxaalzuur en andere zure metabolieten. Ethyleenglycol, DEG en TEG kunnen rechtstreeks via de urine worden uitgescheiden. Zure metabolieten van ethyleenglycol, DEG en TEG worden ook in de urine uitgescheiden en kunnen ook worden omgezet tot kooldioxide en via de adem worden uitgescheiden. Resultaten van acute mortaliteitsstudies bij knaagdieren geven aan dat de ethyleenglycol over het algemeen een lage acute toxiciteit heeft bij blootstelling langs orale weg, door inademing en via de huid, waarbij de waarden voor de gerapporteerde eindpunten groter zijn dan een grensdosis. De acute letaliteit bij orale toediening is groter dan die van de andere leden van de categorie. De acute toxische effecten van ethyleenglycol bij proefdieren en mensen kunnen narcotische effecten, metabole acidose en niertoxiciteit omvatten. De acute orale toxiciteit bij ratten (gemeten als LD50 in mg/kg) varieerde van 5890 bij ethyleenglycol tot meer dan 16.000 bij penta-EG. Geteste leden van de ethyleenglycol-categorie hebben LOAEL's die hoger zijn dan een grensdosis voor onderzoek naar toxiciteit bij herhaalde toediening via de huid, inademing en orale toediening. Er zijn geen bijwerkingen waargenomen in huidonderzoeken met ethyleenglycol en tetra-EG. De toxiciteit bij orale herhaalde toediening (NOAEL in mg/kg/dag) varieerde van ongeveer 150 voor ethyleenglycol en DEG tot meer dan 2000 voor tetra-EG en penta-EG. Onderzoek via orale toediening toont aan dat herhaalde orale blootstelling aan leden van de categorie met een lager molecuulgewicht (EG en DEG) leidt tot niertoxiciteit. TEG had echter slechts geringe effecten op de nieren en naarmate het aantal oxyethyleeneenheden toeneemt tot vier en vijf oxyethyleeneenheden, wordt zelfs bij hoge doses geen niertoxiciteit waargenomen. Vanwege de structurele en fysische overeenkomsten van penta-EG met de andere leden van de categorie en de gegevens voor het ethyleenglycolmengsel PEG 200, kan redelijkerwijs worden aangenomen dat penta-EG ook een laag potentieel heeft voor toxiciteit bij herhaalde toediening aan zoogdieren.

Ethyleenglycol kan huidirritatie veroorzaken, maar de andere EG's die op mensen zijn getest (DEG, TEG en Tetra-EG) veroorzaken minimale irritatie en de primaire irritatie-index van de menselijke huid neemt af met een toenemend aantal oxyethyleeneenheden. Alle leden van de categorie veroorzaken slechts lichte oogirritatie. Hoewel DEG ademhalingsdepressie veroorzaakte, waren de kenmerken niet typisch voor een "pure" luchtwegirriterende stof (WIL, 2001). In een klinisch onderzoek bij mensen met ethyleenglycol vonden alle deelnemers blootstelling aan 0,14 mg/l irriterend voor de keel en konden blootstellingen boven 0,20 mg/l niet worden verdragen vanwege ernstige irritatie. Ethyleenglycol, DEG, TEG en Tetra-EG hebben geen huidsensibilisatie veroorzaakt.

Er zijn mutageniteitsonderzoeken met bacteriën uitgevoerd voor alle leden van de categorie en er zijn in-vitro mutageniteitsonderzoeken met zoogdiercellen uitgevoerd voor ethyleenglycol, DEG, TEG en tetra-EG. De resultaten waren eensluidend negatief (± S9 activering). De resultaten van in-vitro-testen van ethyleenglycol, DEG en TEG voor chromosomale afwijkingen en van zusterchromatide-uitwisselingstests waren ook eensluidend negatief. Penta-EG is niet in vitro getest op chromosomale afwijkingen, maar heeft bij de micronucleustest van het beenmerg van de muis geen biologisch significante chromosomale schade veroorzaakt. Er zijn aanwijzingen dat tetra-EG in vitro chromosoomafwijkingen veroorzaakt. De resultaten van in vivo genotoxiciteitsstudies waren echter negatief (dominant letale test) of onduidelijk (beenmerg chromosoomafwijkingen bij ratten, micronucleustest in perifeer bloed bij muizen). In verschillende onderzoeken naar ethyleenglycol, DEG en TEG, waarvan sommige beperkt waren, werd geen bewijs gevonden voor carcinogeniteit bij dieren. QSAR-resultaten van meerdere modellen voor mutageniteit in vitro ( salmonella, muislymfoom) en kanker waren negatief. Er werden geen structurele waarschuwingen vastgesteld.

Vanwege het ontbreken van een beoordeling van sommige bestanddelen van PEG 200 op mutageniteit, wordt ervan uitgegaan dat informatie over de genotoxiciteit van PEG 200 niet bijdraagt aan de interpretatie van de resultaten voor stoffen in deze categorie. Ethyleenglycol, DEG en TEG zijn beoordeeld met behulp van het Reproductive Assessment by Continuous Breeding-protocol. Ethyleenglycol en DEG resulteerden in een verminderd aantal nesten per vruchtbaar paar en levende jongen per worp. Er werden geen effecten op de voortplanting waargenomen bij muizen die aan TEG waren blootgesteld. Tetra-EG was negatief in de dominant letale test bij knaagdieren en herhaalde toediening van tetra-EG gedurende 4 weken bij ratten veroorzaakte geen noemenswaardige veranderingen in de histopathologie van de testikels en epididymides. Er zijn uitgebreide gegevens over ontwikkelingstoxiciteit beschikbaar voor ethyleenglycol, DEG en TEG. Waargenomen effecten zijn onder andere verminderd foetaal lichaamsgewicht en skeletvariaties voor ethyleenglycol, DEG en TEG en misvormingen bij hogere doseringen en doses voor ethyleenglycol en DEG. Bij orale toediening veroorzaken DEG en TEG geen effecten op de ontwikkeling onder een grensdosis. Er is een duidelijke trend dat NOAEL's toenemen met het aantal oxyethyleeneenheden in de rattenstudies. De analyse van de benchmarkdosis gaf aan dat deze trend ook voor de muis gold. NOAEL's voor herhaalde orale blootstelling varieerden van ongeveer 150mg/kg/dag voor ethyleenglycol (onderzoek van 16 weken) tot naar schatting meer dan 2000 mg/kg/dag voor penta-EG. Hoewel er weinig onderzoek is gedaan naar herhaalde blootstelling van de huid aan EG's, geven de twee relevante studies aan dat deze verbindingen een lage toxiciteit hebben via de huid. Er werd geen effect waargenomen bij dermale blootstelling van moederdieren aan ethyleenglycol bij 3549 mg/kg/d gedurende 10 dagen en er werd geen toxiciteit gevonden bij dermale blootstelling van dieren aan 3360 mg/kg/d tetra-EG gedurende 13 weken. Deze bevindingen komen overeen met de lage biologische biobeschikbaarheid via de huid die is vastgesteld voor DEG en die wordt verondersteld voor EG's met een hoger moleculair gewicht.

Milieu
De categorie ethyleenglycol bestaat uit vloeistoffen met een lage vluchtigheid die gemakkelijk oplosbaar zijn in water. Verdelingscoëfficiënten (Log Kow) variëren van -1,20 voor ethyleenglycol tot -2,3 voor penta-EG. Alles wijst erop dat ethyleenglycol gemakkelijk biologisch afbreekbaar is. De degradatiesnelheid neemt echter af voor andere leden van deze categorie. Biologische afbraak van EGs kan de niveaus van opgeloste zuurstof verlagen in ontvangende waterlichamen in de buurt van luchthavens waar deze chemicaliën in grote hoeveelheden worden gebruikt voor het verwijderen van ijsafzetting. Afname van opgeloste zuurstof kan leiden tot nadelige effecten op waterorganismen die zich in de buurt van lozingspunten bevinden. Voor leden van deze categorie is er een beperkte kans op bioaccumulatie. De acute toxiciteit voor vissen (gemeten als LC50 in mg/L) is getest voor alle leden van de categorie en varieert van 22.800 voor ethyleenglycol tot meer dan 50.000 voor penta-EG. De acute toxiciteit van de leden van de categorie voor ongewervelde dieren is ook getest. De toxiciteit voor Daphnia (gemeten als LC50 in mg/L) is groter dan 20.000 voor alle leden van de categorie, behalve tetra-EG (LC50=7.800 mg/L), wat wijst op een lage toxiciteit, maar de toxiciteit was niet zo eensluidend als bij vissen. Toxiciteitsevaluaties bij een andere ongewervelde, de pekelkreeft (Artemia salina) waren onnauwkeurig, maar lijken consistenter te zijn dan de gemeten toxiciteitswaarden voor Daphnia (geen toxiciteit waargenomen bij de hoogste geteste dosis, 20 g/l voor ethyleenglycol, 10 g/l voor DEG, TEG en tetra-EG). Er is gekeken naar algentoxiciteit voor ethyleenglycol, DEG, TEG en Penta-EG, en er is geen toxiciteit gevonden bij concentraties van 100 mg/L of minder. Op basis van de lage toxiciteit van de geteste leden van de categorie, kan redelijkerwijs worden aangenomen dat tetra-EG ook geen noemenswaardig gevaar voor algen oplevert. De QSAR-voorspellingen geven aan dat de leden van de categorie een lage toxiciteit zouden moeten vertonen, met een trend van afnemende toxiciteit met toenemende ketenlengte en ze ondersteunen de beschikbare experimentele gegevens.

Blootstelling
De totale geschatte wereldwijde productiecapaciteit voor elk lid van deze categorie in 2001 was als volgt: Ethyleenglycol - 15.841.000 metrische ton; DEG - 1.584.000 metrische ton; TEG - 150.000 metrische ton; Tetra-EG - 10.000 metrische ton; en Penta-EG - 3.000 metrische ton. Ongeveer 78% van ethyleenglycol wordt verbruikt bij de productie van polyethyleentereftalaat (PET) en nog eens 13% wordt gebruikt als ingrediënt in koelvloeistoffen voor auto's. DEG wordt het meest gebruikt bij de productie van onverzadigde polyesterharsen, polyolen en polyurethanen. Het grootste deel van het TEG-verbruik is voor de ontwatering van aardgas. Commerciële mengsels van tetra- en penta-EG die overblijven na het destilleren van laagkokende ethyleenglycol, DEG en TEG worden vaak verwerkt in remvloeistoffen en kunnen ook worden gebruikt als hulpmiddel bij het malen van cement. Tijdens de fabricage vindt slechts beperkte beroepsmatige blootstelling plaats aan leden van de categorie ethyleenglycol omdat het fabricageproces gesloten en continu van aard is. Blootstelling aan ethyleenglycol op het werk vindt hoogstwaarschijnlijk plaats via de huid en door inademing van dampen en nevels. Het gebruik waarbij de kans op blootstelling het grootst is, is bij het ijsvrij maken van vliegtuigen en start- en landingsbanen. Het is mogelijk dat de consument wordt blootgesteld aan EG's met een lager moleculair gewicht. Het is mogelijk dat consumenten sporadisch en kortstondig in contact komen met ethyleenglycol en DEG bij het bijvullen van radiatorantivries in personenauto's. Consumenten kunnen ook via de huid in contact komen met lage concentraties ethyleenglycol in verschillende commerciële producten en DEG in een beperkt aantal consumentenproducten. Mensen kunnen worden blootgesteld aan ethyleenglycol in commerciële producten door contact met de huid, inademing van lucht en het inslikken van grond in de buurt van puntbronnen. Blootstelling aan DEG op het werk kan plaatsvinden tijdens de productie of bij gebruik als industrieel tussenproduct. Er kan ook blootstelling optreden tijdens het gebruik als oplosmiddel. Vrijwel alle DEG wordt in de industrie gebruikt. De meest waarschijnlijke blootstelling van mensen aan TEG is in een industriële omgeving. De meest waarschijnlijke manier van blootstelling is via contact met de huid (bijv. tijdens het nemen van monsters voor kwaliteitscontroles). Tetra-EG, penta-EG, of mengsels die deze stoffen bevatten, worden voornamelijk in de industrie gebruikt. Daarom is de kans op blootstelling van de mens het grootst op de werkplek, bijvoorbeeld bij gebruik als oplosmiddel, industrieel extractiemiddel, weekmaker of bevochtigingsmiddel. De meest waarschijnlijke manier van blootstelling in de industrie is via de huid, aangezien tetra-ethyleen en penta-ethyleenglycol een extreem lage dampdruk hebben (6 x 10-5 hPa of minder).

Advies

Milieu: Ethyleenglycol en penta-ethyleenglycol komen in aanmerking voor verder onderzoek. De resterende chemische stoffen in deze categorie hebben momenteel een lage prioriteit voor verder onderzoek.

Menselijke gezondheid: Ethylene glycol and penta-ethylene glycol are candidates for further work. The remaining chemicals in this category are currently of low priority for further work.

Reden voor de aanbeveling en aard van het aanbevolen verdere onderzoek

Milieu:
Beschikbare gegevens voor verschillende ecotoxicologische eindpunten tonen aan dat ecotoxicologische effecten door directe blootstelling aan ethyleenglycol onwaarschijnlijk zijn. Biologische afbraak van ethyleenglycol kan echter het niveau van opgeloste zuurstof verlagen in waterlopen in de buurt van luchthavens waar deze chemicaliën in grote hoeveelheden worden gebruikt voor het verwijderen van ijsafzetting. Een afname van de opgeloste zuurstof kan nadelige gevolgen hebben voor waterorganismen die zich in de buurt van lozingspunten van afvalwater bevinden. Lidstaten (met name Scandinavische landen) die ethyleenglycol gebruiken voor het ijsvrij maken van luchthavens moeten hun blootstellingsprofiel en risicobeheersmaatregelen voor deze chemische stof bekijken om te bepalen of er aanvullende maatregelen nodig zijn.

Gezondheid van de mens:
Op basis van onderzoeken langs verschillende wegen (oraal vs. dermaal) en verschillende methoden (maagsonde vs. dieet) leidt blootstelling aan ethyleenglycol onder de grenswaarde bij dieren alleen tot ontwikkelingstoxiciteit langs orale weg en alleen bij snelle inname (bolus). Afhankelijk van het gebruik en de blootstelling moeten de lidstaten voor EGs met een lager moleculair gewicht de mogelijke risico's in verband met zowel nier- als ontwikkelingstoxiciteit evalueren. In deze context is in het sponsorland een aanvullend onderzoek gestart naar de dosis-responsrelatie voor effecten op de nieren na langdurige blootstelling aan ethyleenglycol. Er is een aanvullende in-vitro genmutatietest voor penta-EG in zoogdiercellen, de CHO/HPRT-test, gestart om het genotoxiciteitsprofiel van deze stof aan te vullen. De testresultaten van ethyleenglycol op niereffecten en penta-EG CHO/HPRT zullen aan de OESO worden verstrekt zodra deze beschikbaar zijn.