Op locaties waar de kans groot is dat smeermiddelen in het milieu terechtkomen, of waar de wet- en regelgeving dit eist, zijn biologisch afbreekbare oliën het alternatief voor minerale smeermiddelen. Bij gebruikers bestaat echter veel terughoudendheid over het gebruik hiervan. Onterecht, stelt Taco Mets van Van Meeuwen Lubrication: “de samenstelling en de kwaliteit van de huidige generatie bio-smeermiddelen is inmiddels gelijkwaardig aan die van standaard smeermiddelen.”
Naar schatting komt er in Nederland jaarlijks zo’n 14 miljoen kilo smeermiddel in het milieu terecht. Slechts een tot twee procent daarvan is milieuvriendelijk. Met andere woorden: minimaal 98 procent is een rechtstreekse bedreiging voor de flora en fauna en de kwaliteit van de grond en het water. Leveranciers van smeermiddelen zijn daarom in de jaren zeventig al begonnen met de ontwikkeling en productie van milieuvriendelijke smeermiddelen. Speciaal voor toepassingen waar (smeer)olie door lekkage of slangbreuk (bij hydraulische systemen) in het milieu kan terechtkomen. Een bedreiging voor het water vormen onder meer wind- en waterturbines, rioolwaterzuiveringen en schepen met risicovolle onderdelen zoals pompen, tandwielkasten van lieren, dekkranen en schroefaskokers. Bodemverontreiniging kan worden veroorzaakt door mobiele hydraulische systemen van landbouwwerktuigen en werktuigen voor grondverzet, sloopwerken en recycling, afvalverwerking en wegenbouw. Ook is de directe omgeving bij sluizen, stuwen en bruggen kwetsbaar.
Wat is een bio-smeermiddel?
Biologisch afbreekbare smeermiddelen kenmerken zich doordat zij in aeroob water (met zuurstof) onder invloed van micro-organismen worden afgebroken tot onschadelijke verbindingen. Daarbij is de snelheid waarmee dit afbraakproces verloopt van belang omdat tijdens zo’n proces ook nieuwe organismen kunnen ontstaan die schadelijk zijn. Om officieel biologisch afbreekbaar te zijn, moet binnen 28 dagen minimaal 60 procent van het smeermiddel zijn afgebroken. Technical Director Taco Mets van Van Meeuwen Lubrication vertelt: “Dit betekent overigens niet dat je zomaar bio-smeeroliën onbeperkt in de natuur kunt laten stromen. Vervuiling moet je zoveel mogelijk voorkomen én als het gebeurt, is het noodzakelijk dat er maatregelen worden getroffen om verder weglekken te voorkomen.”
Het EU Ecolabel
Zowel op nationaal als Europees niveau ondersteunt de industrie het formuleren van hanteerbare criteria voor bio-smeermiddelen en de invoering daarvan op wereldniveau zodat geen onnodige handelsbelemmeringen worden opgeworpen. Binnen de EU is er een milieukeurmerk waarbij voor smeermiddelen niet alleen gekeken wordt naar biologische afbreekbaarheid, maar ook naar toxiciteit, bio-accumulatie, hernieuwbaarheid, CO2-balans en minimale vereiste technische performance. Hiervoor geldt het zogenaamde EU Ecolabel dat op verpakkingen kenbaar wordt gemaakt met een afbeelding van een ‘margriet’. Met betrekking tot smeermiddelen geldt het EU Ecolabel voor hydraulische vloeistoffen, vetten, kettingzaagoliën, bekistingsoliën en verliessmeermiddelen, tweetakt olie en tandwieloliën voor industriële- en marine toepassingen.
Taco Mets van Van Meeuwen Lubrication: “Er zijn in verhouding slechts weinig bedrijven die smeermiddelen met het EU-Ecolabel produceren. Dit hangt samen met uitgebreide testeisen en met de eisen die aan bijvoorbeeld de verpakking worden gesteld en nodig zijn om aan te tonen dat een product het EU Ecolabel mag voeren. Daarbij ontbreekt het – ook in Nederland – aan een dwingende regelgeving om biologisch afbreekbare smeermiddelen toe te passen. Al deze factoren maken het voor smeermiddelproducenten minder aantrekkelijk om te investeren in het behalen van het EU Ecolabel. Hier ligt een mooie taak voor de overheid.”
Ecotoxiciteit en duurzaamheid
Smeermiddelen met een goede biologische afbreekbaarheid zijn niet per definitie milieuvriendelijker. Ook de ecotoxiciteit speelt een belangrijke rol om de in water levende dieren, micro-organismen en algen te beschermen. Daarbij is onderscheid te maken in stoffen die de organismen uiteindelijk zelf kunnen verwerken of afbreken (mits de concentratie laag genoeg is) en stoffen die zich ophopen in het organisme (bio-accumulatie). Ook lage concentraties kunnen dan na een bepaalde tijd uiteindelijk toch voor problemen zorgen. De duurzaamheid van een smeermiddel wordt tot slot mede bepaald door factoren als het vermogen om wrijving te verlagen, de levensduur, mogelijkheden tot recycling en hergebruik tot nieuwe basisolie, het transport en afvoer en de uiteindelijke verwerking van het afgedankte smeermiddel.
Samenstelling
De functie van een bio-smeermiddel is exact hetzelfde als die van een ‘gewoon’ smeermiddel. Het minimaliseert de wrijving en slijtage tussen bewegende oppervlakken, voert warmte en vuildeeltjes af en beschermt het onderliggende materiaal tegen corrosie. De samenstelling verschilt ook nauwelijks. In beide gevallen zijn de smeermiddelen samengesteld uit een basisolie die is aangevuld met een geschikt additievenpakket dat onder meer beschermt tegen veroudering, corrosie, extreme temperaturen en hoge belastingen.
Als basisvloeistoffen voor biologisch afbreekbare smeermiddelen komen verschillende soorten vloeistoffen in aanmerking: laagvisceuze poly-alfa-olefinen, synthetische esters en poly-alkyleen-glycolen. En daarnaast grondstoffen van plantaardige en dierlijke oorsprong. De snel biologisch afbreekbare vloeistoffen zijn volgens DIN ISO 15380 (opvolger van de VDMA 24568) als volgt ingedeeld:
• HETG: Triglyceride van plantaardige oliën (worden in technische zin nog nauwelijks toegepast).
• HEES: Synthetische esters. Zij vormen de grootste groep en zijn beschikbaar als onverzadigde, gedeeltelijk verzadigde en verzadigde variant
• HEPG: Poly-alkyleen-glycolen (wateroplosbaar)
• HEPR: Poly-alfa-olefinen en gerelateerde koolwaterstoffen. Dit zijn vloeistoffen op basis van koolwaterstofverbindingen.
Wanneer naast biologische afbreekbaarheid ook eisen worden gesteld aan hernieuwbaarheid en CO2-balans, dan is de keuze aanzienlijk beperkter. Producten op basis van aardolie zijn dan namelijk niet toegestaan.
Verzadigde en onverzadigde esters
Op basis van bovenstaand overzicht is vast te stellen dat synthetische esters (uit de HEES-groep volgens de DIN ISO 15380) verreweg het vaakst worden gebruikt als basis voor de samenstelling van biologisch afbreekbare oliën. Deze esters zijn beschikbaar in een onverzadigde en verzadigde variant. Onverzadigde esters zijn in staat eenvoudig verbindingen aan te gaan met onder meer water en zuurstof waardoor ze sneller degraderen en hiermee hun werking verliezen. Sterker nog: het gebruik van onverzadigde esters als basis kan leiden tot sludgevorming en versneld optreden van corrosie wanneer de middelen met water in aanraking komen. Daarnaast bestaat de kans dat verflagen en afdichtingen worden aangetast. En precies dat is niet de bedoeling in offshore applicaties, de scheepvaart of mobiele machines voor onder meer bosbouw en grondverzet.
Verzadigde esters in combinatie met het juiste additievenpakket hebben dat probleem veel minder omdat zij veel minder reactief zijn. Mets: “Ze zijn wel wat duurder, maar dat is hier een relatief begrip. Wanneer je kiest voor een goedkoper smeermiddel op basis van onverzadigde esters, dan zal het zijn eigenschappen en werking sneller verliezen als het in aanraking komt met andere materialen of vocht waarmee het graag reageert. De kosten als gevolg van een kortere levensduur, een hoger smeermiddelverbruik, maar ook beschadigingen aan afdichtingen en verflagen én eventuele gevolgschade zijn zeker vele malen hoger.”
Nieuwste generatie smeermiddelen
Mets vervolgt: “Ondanks de oorspronkelijke goede werking van verzadigde esters hebben verdere ontwikkelingen de afgelopen jaren niet stil gestaan. Dit heeft geleid tot een nieuwe generatie smeermiddelen op basis van poly-alfa-olefinen (PAO’s uit de zogenaamde HEPR-groep volgens de DIN ISO 15380) die feitelijk beter zijn dan conventionele, minerale smeermiddelen. Ze verminderen beter de wrijving en slijtage, hechten goed, hebben een hoge smeerfilmsterkte en een lange levensduur waardoor het verbruik lager is. Al deze eigenschappen leiden vervolgens tot additionele voordelen. Zo leidt een reductie van de wrijving tot een lager energieverbruik en dus ook minder CO2-emissies. Het lage verbruik als gevolg van de lange levensduur van de smeermiddelen betekent weer dat er minder hoeft te worden geïnvesteerd in smeermiddelen én dat bedrijven uiteindelijk minder smeermiddelen hoeven af te voeren of weg te gooien.”
Overstappen naar biologisch afbreekbaar?
Bedrijven die willen overstappen op biologisch afbreekbare smeermiddelen doen er verstandig aan een specialist in de arm te nemen. Dit omdat de keuze voor het juiste bio-smeermiddel afhankelijk is van diverse factoren. Natuurlijk de applicatie zelf maar ook het machinetype, bouwjaar, historie, gebruiksduur en de bedrijfsomstandigheden van de machine(s) spelen een rol. Mets: “In veel gevallen is een verzadigde (HEES-)ester een goede oplossing maar soms is een (HEPR)-PAO een betere keuze. Voordat je kiest voor een bio-smeermiddel op PAG-basis (HEPG) is het belangrijk om na te gaan of dit product compatibel is met aanwezige pakkingen, afdichtingen, coatings, verven en eventueel andere gevoelige materialen. Voor het toepassen van een PAO geldt dit daarentegen weer niet. Ook voor componenten en afdichtingen die wel compatibel zijn, maar in een zodanige staat verkeren dat lekkage niet kan worden uitgesloten, is het advies deze voorafgaand aan de overschakeling te vervangen. Kennis en expertise is dus van groot belang voor een probleemloze overschakeling en het voorkomen van teleurstellingen.”
Uitwisselen smeermiddelen
Het uiteindelijke doel van de overschakeling is dat het systeem zo volledig mogelijk wordt gevuld met het bio-smeermiddel en dat er zo weinig mogelijk van het oorspronkelijke product achterblijft. Meestal volstaat een normale spoel- of doorsmeerprocedure. Voor hydraulische systemen bestaan er richtlijnen voor het toegestane restvolume van de oorspronkelijk gebruikte vloeistof. Dat is wel afhankelijk van het type vloeistof waarnaar wordt overgeschakeld en het voorheen gebruikte product. Bij verliessmeersystemen, zoals bij chassis-vetsmering, kettingsmering en tweetaktmotoren, is de overschakeling eenvoudiger. Voorafgaand aan een compatibiliteitscheck is waarschijnlijk de nieuwe olie direct toe te passen als vervanger.
Mets besluit: “Er is nog veel te bereiken met bio-smeermiddelen. Maar weet in elk geval dat de nieuwste generatie net zo goed (of beter) werkt als traditionele smeermiddelen. Daarbij is in principe voor elke applicatie een geschikt bio-alternatief beschikbaar. Als de applicatie erom vraagt, zijn er – buiten het selecteren van het juiste product – weinig drempels meer te nemen.”
