Co to jest glikol i do czego służy?

Spotkałeś się z nazwą glikol na etykiecie płynu do chłodnicy, kosmetyku albo żywności i zastanawiasz się, co to właściwie jest? Chcesz wiedzieć, czy glikole są bezpieczne i gdzie dokładnie się je stosuje? Z tego artykułu dowiesz się, czym są glikole, jakie mają rodzaje, właściwości, zastosowania i z czym wiąże się ich toksyczność.

Co to jest glikol?

Glikol to chemiczna nazwa grupy związków zaliczanych do alkoholi dwuwodorotlenowych. Oznacza to, że w ich cząsteczce znajdują się dwie grupy hydroksylowe –OH, które decydują o ich właściwościach fizycznych i chemicznych. Większość popularnych glikoli to bezbarwne, bezwonne ciecze o lekko słodkawym smaku, dobrze mieszające się z wodą i wieloma rozpuszczalnikami organicznymi.

W praktyce pod słowem „glikol” najczęściej kryją się: glikol etylenowy, glikol propylenowy, glikol dietylenowy oraz glikol monoetylenowy. Różnią się budową, lepkością, toksycznością i zakresem zastosowań – od chłodnictwa przemysłowego, przez motoryzację, po kosmetyki, żywność i farmację.

Jakie są główne rodzaje glikolu?

W przemyśle wyróżnia się kilka najważniejszych typów glikoli. Ich podział można przeprowadzić zarówno według budowy chemicznej, jak i według pochodzenia surowca. To pomaga dobrać glikol techniczny lub glikol spożywczy dokładnie do danego zastosowania.

Podział według budowy chemicznej

Najczęściej spotykane w praktyce technicznej i konsumenckiej są cztery rodzaje glikolu. Różnią się długością łańcucha węglowego, lepkością, lotnością i poziomem toksyczności. W codziennym życiu masz kontakt głównie z dwoma z nich.

Do podstawowych typów należą:

• glikol etylenowy (1,2-etanodiol) – klasyczne chłodziwo techniczne, składnik płynów do chłodnic i instalacji chłodniczych,
• glikol propylenowy (1,2-propanodiol) – związek uważany za bezpieczny dla zdrowia, używany w żywności, kosmetykach i lekach,
• glikol dietylenowy (DEG) – środek techniczny, dobry rozpuszczalnik, wykorzystywany m.in. w przemyśle tworzyw i chłodnictwie,
• glikol monoetylenowy (MEG) – ważny półprodukt do produkcji włókien i folii poliestrowych oraz mieszanek chłodniczych.

Podział według pochodzenia

Drugie kryterium to źródło pochodzenia surowca. Od niego zależy nie tylko cena, ale też czystość, a w konsekwencji możliwości zastosowania danego glikolu w przemyśle spożywczym czy farmaceutycznym.

Wyróżnia się trzy podstawowe grupy:

• glikol rafineryjny – powstaje jako produkt uboczny w procesach rafineryjnych przy produkcji paliw, ma bardzo wysoką czystość i stabilne parametry,
• glikol roślinny – dotyczy głównie glikolu propylenowego uzyskiwanego z fermentacji cukru kukurydzianego lub rzepakowego, bywa nazywany bioglikolem i jest najdroższy,
• glikol regeneracyjny – otrzymywany z regeneracji przepalonych mieszanin glikolowych, o najsłabszej jakości, stosowany w chłodziwach niskiej klasy.

Jakie właściwości ma glikol etylenowy?

Glikol etylenowy o wzorze sumarycznym CH₂OH–CH₂OH (1,2-etanodiol) to jedna z najważniejszych substancji chłodniczych w przemyśle. Jest lepką, bezbarwną cieczą, dobrze mieszającą się z wodą, łatwo rozpuszczalną w wielu związkach organicznych. Nie rozpuszcza się natomiast np. w czterochlorku węgla. Jego produkcja przez hydratację tlenku etylenu jest stosunkowo tania, co przekłada się na popularność tego glikolu w zastosowaniach technicznych.

Roztwory wodne glikolu etylenowego charakteryzują się niską temperaturą krzepnięcia, co pozwala stosować je jako zabezpieczenie przed zamarzaniem w układach chłodzenia. Jednocześnie mają mniejszą pojemność cieplną niż woda – około 50% pojemności cieplnej wody – i pewną skłonność do krystalizacji w bardzo niskich temperaturach, co trzeba brać pod uwagę przy projektowaniu instalacji.

Zastosowania glikolu etylenowego

Najbardziej znane zastosowanie glikolu etylenowego to branża motoryzacyjna. Roztwór wodny tego związku jest podstawą płynów do chłodnic, które chronią silnik zarówno przed zamarzaniem zimą, jak i przegrzewaniem latem. Podobną funkcję pełni w różnego rodzaju instalacjach przemysłowych, gdzie wymagana jest stabilna praca w szerokim zakresie temperatur.

Glikol etylenowy spotkasz między innymi w takich obszarach:

• chłodnictwo przemysłowe i klimatyzacja budynków,
• systemy grzewcze i wentylacyjne,
• sprężarki gazu i instalacje technologiczne,
• produkcja włókien poliestrowych do odzieży, dywanów, tapicerek,
• wytwarzanie włókien szklanych do wanien, sprzętu sportowego, nart wodnych,
• produkcja politereftalanu etylenu (PET) do folii opakowaniowych i butelek.

Szkodliwość glikolu etylenowego

Glikol etylenowy jest toksyczny dla człowieka. Organizm może go wchłaniać drogą pokarmową, przez drogi oddechowe oraz przez skórę. Po spożyciu objawy początkowe przypominają upojenie alkoholowe, ale po kilku lub kilkunastu godzinach może rozwinąć się kwasica metaboliczna, uszkodzenie nerek, zaburzenia krążenia i ośrodkowego układu nerwowego, a w skrajnych przypadkach śmierć.

Centrum Kontroli Chorób (CDC) szacuje śmiertelną dawkę glikolu etylenowego na około 1400–1600 mg/kg masy ciała. Wdychanie par powstających przy podgrzewaniu może prowadzić do utraty przytomności, bólów głowy, podrażnienia nosa i gardła. Z tego powodu glikolu etylenowego nie wolno używać tam, gdzie istnieje ryzyko kontaktu z żywnością, wodą pitną lub produktami, które można przypadkowo połknąć.

Jak działa glikol propylenowy?

Glikol propylenowy, znany też jako 1,2-propanodiol, ma wzór sumaryczny C₃H₈O₂. To bezbarwna, oleista ciecz o wysokiej lepkości, bez zapachu i o lekko słodkim smaku. Ma silne właściwości higroskopijne, czyli chętnie pochłania wodę z otoczenia. Dobrze rozpuszcza się w wodzie, acetonie i chloroformie, a przy tym świetnie rozpuszcza wiele żywic, barwników i olejków eterycznych.

Cząsteczki glikolu propylenowego są chemicznie obojętne, co oznacza, że nie wchodzą łatwo w reakcje z innymi składnikami. Dzięki temu glikol propylenowy jest idealnym nośnikiem dla różnego rodzaju substancji – zarówno w kosmetykach, lekach, jak i preparatach technicznych. W organizmie człowieka przekształca się w kwas mlekowy, a w środowisku ulega stosunkowo łatwej biodegradacji.

Zastosowanie glikolu propylenowego w przemyśle spożywczym

Glikol propylenowy jest dopuszczony do stosowania w żywności jako dodatek E1520. Jego rola w produktach spożywczych jest zwykle technologiczna, a nie odżywcza. Sprawdza się tam, gdzie trzeba utrzymać właściwą konsystencję, wilgotność i trwałość produktu, a także połączyć składniki o różnej polarności.

W branży spożywczej glikol propylenowy:

• działa jako nośnik aromatów i barwników w napojach, wypiekach czy deserach,
• przedłuża okres przydatności do spożycia produktów, chroniąc je przed wpływem tlenu,
• zapobiega sklejaniu się składników, np. w produktach instant, zupach w proszku, startym serze,
• utrzymuje stały poziom wilgotności, np. w piankach cukierniczych, płatkach kokosowych, orzechach,
• poprawia klarowność płynów i stabilność emulsji, np. w sosach sałatkowych.

Glikol propylenowy w kosmetyce i farmacji

W kosmetykach glikol propylenowy pełni kilka istotnych funkcji jednocześnie. Działa jako humektant, czyli składnik wiążący wodę, dzięki czemu pomaga utrzymać nawilżenie skóry. Ma też właściwości zmiękczające naskórek i poprawiające wchłanianie składników aktywnych w głąb skóry, bo przenika przez warstwę rogową.

W produktach do pielęgnacji i higieny osobistej znajdziesz glikol propylenowy między innymi w:

• kremach nawilżających do twarzy i ciała,
• szamponach, odżywkach i maskach do włosów,
• żelach pod prysznic i mydłach w płynie,
• dezodorantach i antyperspirantach w kulce lub sztyfcie,
• płynach do płukania ust i pastach do zębów,
• olejkach do masażu i preparatach do golenia.

Bezpieczeństwo i toksyczność glikolu propylenowego

Glikol propylenowy jest uznawany za substancję o niskiej toksyczności. Badania toksykologiczne pokazały, że nie ma on właściwości rakotwórczych, mutagennych ani działających szkodliwie na rozrodczość. Nie uczula skóry, a ryzyko podrażnień oczu i skóry pojawia się przede wszystkim przy kontakcie z bardzo wysokimi stężeniami, rzadko spotykanymi w produktach konsumenckich.

Bezpieczeństwo glikolu propylenowego potwierdziły między innymi: Cosmetic Ingredient Review (CIR), FDA, EFSA oraz eksperci FAO/WHO. Glikol propylenowy został wpisany przez FDA na listę GRAS (Generally Recognized as Safe). Ustalono także dopuszczalną dzienną dawkę doustną na poziomie około 25 mg/kg masy ciała, czyli 1,5 g na osobę ważącą 60 kg. W kosmetykach jest bezpieczny nawet przy stężeniu do 50% w gotowym produkcie.

Czym różni się glikol etylenowy od propylenowego?

Porównanie glikolu etylenowego i propylenowego jest ważne zwłaszcza dla firm, które szukają chłodziwa do instalacji mających kontakt z otoczeniem człowieka. Oba związki łączy dobra rozpuszczalność w wodzie, lepkość i stabilne właściwości w szerokim zakresie temperatur, ale różnią się toksycznością, ceną i zakresem zastosowań.

Aby łatwiej to zobrazować, można zestawić ich cechy w prostej tabeli:

Glikol etylenowy wybiera się tam, gdzie najważniejsza jest sprawność wymiany ciepła i niska cena, a nie ma ryzyka kontaktu z ludźmi czy żywnością. Glikol propylenowy, jako bezpieczny dla zdrowia, stosuje się z kolei w układach chłodniczych przy instalacjach spożywczych, w przemyśle farmaceutycznym, tytoniowym i kosmetycznym.

Jedną z najważniejszych różnic między glikolem etylenowym a propylenowym jest toksyczność – pierwszy jest trujący, drugi uznawany za bezpieczny w typowych dawkach.

Co warto wiedzieć o innych glikolach?

Oprócz dwóch najpopularniejszych związków istnieją także mniej znane, ale istotne przemysłowo rodzaje glikolu. Mają one znaczenie głównie jako rozpuszczalniki, surowce do produkcji tworzyw sztucznych i składniki chłodziw w instalacjach technicznych, gdzie nie ma bezpośredniego kontaktu z konsumentem.

Glikol dietylenowy

Glikol dietylenowy (DEG) to bezbarwna, przejrzysta ciecz o lekko słodkawym smaku, wyraźnie higroskopijna, o niskiej lepkości i małej lotności. Jest bardzo dobrym rozpuszczalnikiem dla wielu związków, które słabo rozpuszczają się w wodzie, w tym niektórych leków i substancji chemicznych używanych w przemyśle.

W przemyśle glikol dietylenowy wykorzystuje się głównie do:

• wytwarzania żywic poliestrowych i innych tworzyw,
• produkcji mebli i elementów materiałów budowlanych, np. płyt gipsowo-kartonowych,
• wytwarzania past do obuwia, smarów, farb drukarskich,
• produkcji płynów chłodzących i odmrażających,
• w niektórych kosmetykach i środkach czystości o zastosowaniu technicznym.

Glikol monoetylenowy

Glikol monoetylenowy (MEG) to bezbarwna, syropowata ciecz o słodkawym posmaku, dobrze mieszająca się z wodą i alkoholami. Jest istotnym składnikiem w produkcji włókien i folii poliestrowych oraz w chłodnictwie silnikowym. Jego obecność wpływa na odporność wyrobów na temperaturę i trwałość mechaniczną.

W gotowych produktach glikol monoetylenowy znajdziesz między innymi jako składnik:

• odzieży i wyrobów tekstylnych (tkaniny poliestrowe, polary, tapicerki),
• dywanów i poduszek,
• opakowań, np. pojemników na żywność i naczyń z tworzyw,
• różnych mieszanek chłodniczych do silników i układów technicznych.

Kontakt skóry z mieszaninami zawierającymi glikol monoetylenowy zwykle nie stanowi dużego zagrożenia, choć w wysokich stężeniach może podrażniać oczy i drogi oddechowe.

Ile kosztuje glikol i od czego zależy cena?

Ceny glikolu zależą od rodzaju związku, pochodzenia, stopnia czystości oraz temperatury krystalizacji mieszaniny. W handlu najczęściej spotkasz opakowania o pojemności 20, 30, 120, 220 lub 1000 litrów, sprzedawane jako koncentrat lub gotowy roztwór, zwykle rozcieńczony wodą destylowaną.

Na rynku dominują przede wszystkim glikol etylenowy i glikol propylenowy. Ten drugi jest uznawany za bardziej ekologiczny i bezpieczny, co przekłada się na wyższą cenę. Duże znaczenie ma też odporność mieszaniny na niską temperaturę – im niższa deklarowana temperatura robocza, tym droższy produkt.

Przykładowe przedziały cenowe

Na podstawie ofert rynkowych można podać orientacyjne widełki cenowe koncentratów w baniakach 20 l. Dają one wyobrażenie o różnicy kosztów między poszczególnymi rodzajami chłodziw.

Dla popularnych mieszanin wygląda to mniej więcej tak:

• glikol propylenowy koncentrat 20 l do -35°C – ceny zwykle poniżej 200 zł,
• glikol propylenowy koncentrat 20 l do -15°C – ceny często poniżej 100 zł,
• glikol etylenowy koncentrat 20 l do -35°C – ceny poniżej 150 zł,
• glikol etylenowy koncentrat 20 l do -15°C – ceny poniżej 70 zł.

Im większa odporność glikolu na niską temperaturę i im wyższa czystość, tym wyższy koszt zakupu koncentratu lub gotowego roztworu.