Propyleenglycol

om biologische verontreiniging tot een minimum te beperken.

Er wordt vaak gevraagd naar de aanbevolen minimumconcentratie propyleenglycol die in een wateroplossing moet worden gebruikt. Hydratech adviseert een minimum van 25-30% v/v, wat een vorstbescherming biedt van minder dan -10°C, maar vaak heeft de operator slechts een vorstbescherming nodig tot bijvoorbeeld -2°C, waarvoor dus aanzienlijk minder propyleenglycol per volume nodig is.

Er zijn verschillende redenen voor de geadviseerde minimumconcentratie;

1) Corrosie, aanslag en biologische bescherming. De warmteoverdrachtsvloeistoffen op basis van propyleenglycol van Hydratech zijn samengesteld voor gebruik in zowel koel- als verwarmingssystemen in een breed concentratiebereik. 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 corrosiebeheersing gehandhaafd blijft. De inhibitoren in CoolFlow NTP zijn zo samengesteld dat ze de best mogelijke prestaties en levensduur van de vloeistof geven bij propyleenglycolconcentraties tussen 25 en 60% v/v. Als u de propyleenglycolconcentratie verlaagt tot minder dan 25%, worden de inhibitorconcentraties verlaagd tot een niveau dat mogelijk onvoldoende bescherming biedt tegen corrosie, aanslag en biologische bescherming van een systeem.

2) Verhoogde pH-buffering tegen zuurafbraak. Zowel ethyleenglycol als propyleenglycol wordt afgebroken 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 kunnen ontstaan door de afbraak van propyleenglycol.

3) Biologische integriteit van de vloeistof. De derde reden om minstens 25% propyleenglycol in het systeem te gebruiken, heeft te maken met de mogelijke 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 breekt de celwanden van de bacteriën af, wat leidt tot een omgeving waarin bacteriën niet kunnen groeien. Bij zeer lage glycolconcentraties, bijvoorbeeld onder 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 groeit. Bij niveaus boven 1 en onder 20% kunnen sommige bacteriën overleven en beperkt groeien, vooral bij gematigde temperaturen.

De aanwezigheid van bacteriën betekent niet altijd bacteriegroei. Oplossingen van 25% of meer glycol zijn biostatisch, niet biocidaal. Als er dus een bron van bacteriën in oplossingen van propyleenglycol wordt ingebracht, 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 biociden voor de korte termijn als biociden voor de lange termijn.

1. OESO Screening Information Data Set (SIDS) beoordeling voor propyleenglycol

Chemische naam  Propyleenglycol (1,2-dihydroxypropaan)   CAS-nr. 57-55-6
Structuurformule  CH3-CHOH-CH2OH
Adviezen De chemische stof heeft momenteel een lage prioriteit voor verder onderzoek.

Samenvattende conclusies

Gezondheid van de mens
Propyleenglycol is niet acuut toxisch. De laagste orale LD50-waarden variëren tussen 18 en 23,9 gram (5 verschillende soorten) en de gerapporteerde LD50 van de huid is 20,8 gram. Propyleenglycol is in wezen niet-irriterend voor de huid en licht irriterend voor de ogen. Uit talrijke onderzoeken blijkt dat propyleenglycol niet sensibiliserend is voor de huid. Herhaalde blootstelling van ratten aan propyleenglycol in drinkwater of voer resulteerde niet in schadelijke effecten bij niveaus tot 10% in water (geschat op ongeveer 10 g/kg lg/dag) of 5% in voer (dosering gerapporteerd als 2,5 g/kg lg/dag) gedurende perioden tot 2 jaar. Bij katten tonen twee onderzoeken met een duur van minstens 90 dagen aan dat er een soortspecifiek effect van verhoogde Heinzlichaampjes werd waargenomen (NOAEL = 80 mg/kg lichaamsgewicht/dag; LOAEL = 443 mg/kg lichaamsgewicht/dag), waarbij andere hematologische effecten (afname van het aantal erytrocyten en erytrocytoverleving) werden gemeld bij hogere doses (6-12% in de voeding, of 3,7-10,1 g/kat/dag). Propyleenglycol veroorzaakte geen foetale of ontwikkelingstoxiciteit bij ratten, muizen, konijnen of hamsters (NOAEL's variëren van 1,2 tot 1,6 g/kg lg/dag bij vier diersoorten). Er werden geen effecten op de voortplanting gevonden toen propyleenglycol tot 5% in het drinkwater (gerapporteerd als 10,1 g/kg lg/dag) van muizen werd toegediend. Propyleenglycol was geen genetisch toxische stof zoals aangetoond door een reeks in vivo- (micronucleus, dominant letaal, chromosoomafwijkingen) en in vitro- (bacteriële en zoogdiercellen en -culturen) onderzoeken. Er werd geen toename van tumoren gevonden in alle onderzochte weefsels wanneer propyleenglycol werd toegediend via de voeding van ratten (2,5 g/kg lg/dag gedurende 2 jaar), of aangebracht op de huid van vrouwelijke ratten (100% propyleenglycol; totale dosis niet gerapporteerd; 14 maanden) of muizen (dosis in muizen geschat op ongeveer 2 g/kg lg/week; levenslang). Deze gegevens ondersteunen een gebrek aan carcinogeniteit voor propyleenglycol.

Milieu [Also refer to Environmental Fate information in section 2) below]
Propyleenglycol is niet vluchtig, maar wel mengbaar met water. Er zijn geen luchtmonitoringsgegevens beschikbaar, maar de concentraties van propyleenglycol in de atmosfeer zullen naar verwachting extreem laag zijn vanwege de lage dampdruk en hoge oplosbaarheid in water. Het wordt gemakkelijk biologisch afgebroken in water of bodem. Vier onderzoeken meldden >60% biologische afbraak in water in 10 dagen. Propyleenglycol bioaccumuleert waarschijnlijk niet, met een berekende BCF van 18.000 mg/l. Propyleenglycol is daarom niet acuut toxisch voor waterorganismen, behalve bij zeer hoge concentraties. Met een beoordelingsfactor van 100 en de Ceriodaphnia-gegevens (48-uurs EC 50 = 18.340 mg/l) is de PNEC 183 mg/l.

Blootstelling
De productiecapaciteit van propyleenglycol in de VS bedroeg 1312 miljoen pond (596 kiloton) in 1998. De binnenlandse vraag bedroeg 1050 miljoen pond (477 kiloton). Propyleenglycol wordt gebruikt als ingrediënt in cosmetica in concentraties van 50%. In 1994 bevatten ongeveer 4000 cosmetische producten propyleenglycol. Toepassingen van propyleenglycol, met vermelding van het percentage van de vraag, zijn: Onverzadigde polyesterharsen 26%; Antivries- en ijsbestrijdingsmiddelen 22%; Gebruik in voedingsmiddelen, medicijnen en cosmetica 18%; Vloeibare wasmiddelen 11%; Functionele vloeistoffen (inkt, speciale antivries, ijsbestrijdingsmiddelen) 4%; Voedingsmiddelen voor huisdieren 3%; Verf en coatings 5%; Tabak 3%; Overig inclusief gebruik als weekmaker 8%.

Log in om toegang te krijgen tot de volledige pdf van OESO SID voor propyleenglycol.

2. Milieubestemming van propyleenglycol

2.1 In de bodem
Bodemfactoren die van invloed zijn op het gedrag en de bestemming van propyleenglycol in het terrestrische milieu zijn pH, organische stof, kleigehalte, kationenuitwisselingscapaciteit, beluchting en textuur. De belangrijkste processen die de mobiliteit en distributie van propyleenglycol in het terrestrische milieu bepalen, zijn partitionering in oppervlakte- en grondwater vanwege de hoge oplosbaarheid in water, naast snelle biologische afbraak en fotolyse. Vervluchtiging en sorptie in de bodem zijn processen die slechts van ondergeschikt belang zijn.

Propyleenglycol heeft in de bodem naar schatting een halfwaardetijd als gevolg van biologische afbraak die gelijk is aan of korter is dan die in water (1 tot 5 dagen). De afbraaksnelheid hangt echter af van de bodemeigenschappen, de temperatuur en andere omgevingsfactoren. ATSDR (1997) schatte de halfwaardetijd van propyleenglycol in water op 1 tot 4 dagen onder aerobe en 3 tot 5 dagen onder anaerobe omstandigheden, uitgaande van een eersteordekinetiek. De halfwaardetijd in de bodem is naar verwachting gelijk aan of iets korter dan die voor water. De bodemtemperatuur heeft mogelijk een grote invloed op de biologische afbraaksnelheid van propyleenglycol. Klecka et al. (1993) evalueerden de effecten in microkosmossen van substraatconcentratie en temperatuur op de microbieel gemedieerde afnamesnelheden van vijf verschillende ADF's, waaronder ethyleenglycol, propyleenglycol en di-ethyleenglycol. De bodem was zandleem met een organisch koolstofgehalte van 2,8%. Hoge concentraties glycolen waren niet remmend voor biologische afbraak, en alle drie de glycolen braken snel af in bodems met startconcentraties variërend van 390 tot 5.300 mg/kg (de bodems werden genomen in een gebied naast een landingsbaan van een internationaal vliegveld).

Volledige biologische afbraak voor bodems met lagere beginconcentraties (>400 ppm Propyleenglycol) trad op na ongeveer 11 dagen; een bodem met een beginconcentratie van ongeveer 3300 ppm (w:w) propyleenglycol vertoonde echter een verlies bij 8°C van ongeveer 76% over een periode van 111 dagen (waardoor een restconcentratie van ongeveer 800 ppm overbleef). De aanvankelijke afbraak bleek een nul-orde kinetiek te volgen; d.w.z. de afnamesnelheid was onafhankelijk van de aanvankelijke startconcentratie bij concentraties boven 100 ppm w:w. De gemiddelde afbraaksnelheden lagen tussen 66 en 93 mg/kg grond/dag bij 25&C; 20 tot 27 mg/kg grond/dag bij 8°C; en slechts 2,3 tot 4,5 mg/kg grond/dag bij -2°C. De omgevingstemperatuur is daarom een belangrijke factor die de biologische afbraaksnelheid beïnvloedt. Er werd geen informatie gevonden over concentraties van propyleenglycol in de bodem in een veldomgeving.

2.2 In water
Propyleenglycol lost goed op in water en wordt gemakkelijk gemetaboliseerd door microben en hogere organismen zodra het in het milieu terechtkomt. Voor het biologische afbraakproces is zuurstof nodig; daarom kan het voorkomen dat de concentraties opgeloste zuurstof (DO) in het ontvangende water negatief beïnvloed worden na het vrijkomen van een grote hoeveelheid propyleenglycol. Corrosieremmende additieven kunnen ook nadelige effecten hebben op de biologisch afbrekende micro-organismen, waardoor het afbraakproces wordt vertraagd. De onderzoeksresultaten van een warmteoverdrachtsvloeistof op basis van propyleenglycol met tolytriazool in water hadden een afbraaksnelheid die ongeveer drie keer lager (langzamer) was dan bij pure propyleenglycol. Bielefeldt et al. (2002) onderzochten de secundaire effecten van de introductie van propyleenglycol in de bodem op de grondwaterstroming met behulp van 15 cm verzadigde zandkolommen. Snelle biologische afbraak van propyleenglycol bleek gepaard te gaan met een afname van de verzadigde hydraulische geleidbaarheid met één tot drie orden van grootte, waarschijnlijk als gevolg van de opbouw van bacteriële biomassa rond bodemdeeltjes.

2.3 In de lucht
Propyleenglycol vervliegt waarschijnlijk niet gemakkelijk in lucht vanuit water, vanwege de hoge oplosbaarheid en lage dampdruk. Als Propyleenglycol bij hoge temperaturen in de atmosfeer terechtkomt, zal het bijna volledig in de dampfase bestaan en een snelle fotochemische oxidatie ondergaan. De halfwaardetijd voor deze reactie wordt geschat op 20-32 uur.