زيت الصنوبر

زيت الصنوبر ، المعروف أيضًا باسم الراتنج السائل أو التالول ، هو سائل لزج أصفر مائل للسواد ذو رائحة نفاذة، يُستخلص كمنتج ثانوي لعملية كرافت في صناعة لب الخشب ، وتحديدًا عند معالجة الأشجار الصنوبرية . ^{[ 1 ] [ 2 ]} وقد اشتق الاسم من الكلمة السويدية tallolja (زيت الصنوبر). ^{[ 3 ]} يُعد زيت الصنوبر ثالث أكبر منتج ثانوي كيميائي في مصانع كرافت بعد اللجنين والهيميسليلوز . وتنتج عملية كرافت ما بين 30 و50 كيلوغرامًا من زيت الصنوبر الخام لكل طن من اللب. ^{[ 4 ]} وإذا لم يُستخدم داخليًا، فقد تُساهم مبيعات زيت الصنوبر بنسبة تتراوح بين 1.0 و 1.5% من إيرادات المصنع. ^{[ 5 ] [ 6 ]}

في عملية كرافت، تعمل القلوية العالية ودرجة الحرارة المرتفعة على تحويل الإسترات والأحماض الكربوكسيلية الموجودة في الصمغ الراتنجي إلى صابون صوديوم قابل للذوبان من اللجنين والصمغ الراتنجي والأحماض الدهنية . يُطلق على سائل الطهي المتبقي اسم السائل الأسود المخفف ، وتبلغ نسبة المواد الصلبة فيه حوالي 15%. يُركّز السائل الأسود في مبخر متعدد المراحل ، وبعد المرحلة الأولى، تصل نسبة المواد الصلبة فيه إلى حوالي 20-30%. في هذه المرحلة، يُطلق عليه اسم السائل الوسيط. عادةً ما يبدأ الصابون بالطفو في خزان تخزين السائل المخفف أو الوسيط، ثم يُزال ويُجمع . تُقلل عملية إزالة الصابون الجيدة نسبة الصابون في السائل الأسود إلى 0.2-0.4% من وزن البقايا الجافة. يُطلق على الصابون المُجمع اسم صابون الصمغ الراتنجي الخام أو الراتنجات . يُترك صابون الصمغ الراتنجي الخام بعد ذلك ليستقر أو يُخضع للطرد المركزي لتحرير أكبر قدر ممكن من السائل الأسود العالق. ثم ينتقل الصابون إلى جهاز التحميض حيث يتم تسخينه وتحميضه بحمض الكبريتيك لإنتاج زيت الصنوبر الخام (CTO). ^{[ 7 ]}

يمكن تحسين عملية فصل الصابون وتحميضه بإضافة مواد مُرَسِّبة . تعمل هذه المواد على تقليل وقت الفصل وإنتاج صابون أنقى وأقل لزوجة، مما يُحسِّن أداء جهاز التحميض.

تُنتج معظم أشجار الصنوبر ما بين 5 و25  كيلوغرامًا من الصابون لكل طن من اللب، بينما يُنتج الصنوبر الاسكتلندي  ما بين 20 و50 كيلوغرامًا لكل طن. أما الصنوبر الاسكتلندي المزروع في شمال الدول الاسكندنافية فيُنتج ما يزيد عن 50  كيلوغرامًا لكل طن. ويُكرّر عالميًا حوالي مليوني طن سنويًا من زيت النخيل الخام. ^{[ 2 ]}

يعتمد تركيب زيت الصنوبر الخام على نوع الخشب المستخدم. ويُعدّ الرقم الحمضي أحد المقاييس الشائعة لجودة زيت الصنوبر . ففي حالة استخدام خشب الصنوبر النقي، قد يتراوح الرقم الحمضي بين 160 و165، بينما قد تتراوح الأرقام الحمضية في المطاحن التي تستخدم مزيجًا من الأخشاب اللينة والصلبة بين 125 و 135 . ^{[ 2 ]}

يحتوي زيت الصنوبر الخام عادةً على الراتنجات ، والتي تحتوي على أحماض الراتنج (بشكل رئيسي حمض الأبييتيك ونظائره )، والأحماض الدهنية ( بشكل رئيسي حمض البالمتيك وحمض الأوليك وحمض اللينوليك ) والكحولات الدهنية ، والستيرولات غير القابلة للتصبن (5-10٪)، والستيرولات الأخرى ، ومشتقات الهيدروكربونات الألكيلية الأخرى . ^{[ 3 ]}

ينتج عن التقطير التجزيئي لزيت الصنوبر الخام ^{[ 8 ]} القطران ، وراتنج زيت الصنوبر عالي النقاء في حمض الأبييتيك، وحمض زيت الصنوبر الدهني ( TOFA ) الذي يتكون من أحماض غير مشبعة (بشكل رئيسي حمض الأوليك وحمض اللينوليك)، وزيت الصنوبر المقطر ( DTO ) الذي يتكون من مزيج من الأحماض الدهنية الأثقل وحمض الأبييتيك.

تاريخياً، تم تكرير CTO بشكل أساسي إلى أربعة أجزاء مختلفة: ^{[ 9 ]}

• يقذف
• صمغ زيت الصنوبر (TOR)
• الأحماض الدهنية لزيت الصنوبر (TOFA)
• زيت الصنوبر المقطر (DTO)

كان القار يُعتبر تاريخياً مادةً قيّمةً كمادة لاصقة طبيعية، ومادة مانعة لتسرب الماء، وفي بعض الطب التقليدي، ولا يزال يُستخدم لبعض هذه الأغراض ^{[ 10 ]} . كما يُستخدم أيضاً كمادة رابطة في الأسمنت، ومادة لاصقة، ومستحلب للأسفلت ^{[ 11 ]} . يُستخدم زيت القار كمكون في المواد اللاصقة والمطاط والأحبار ، وكمستحلب . يُعد زيت القار بديلاً نباتياً منخفض التكلفة للأحماض الدهنية في صناعة الصابون ومواد التشحيم . عند استرته مع البنتايريثريتول ، يُستخدم كمركب في المواد اللاصقة والورنيشات الزيتية . عند تحويل زيت القار إلى حمض ثنائي ، يُستخدم في صناعة البولي أميد وراتنجات الإيبوكسي . يُستخدم ثنائي أكسيد القار في صناعة راتنجات الألكيد ، التي تُحسّن صلابة الدهانات والورنيشات، ووقت جفافها، ومقاومتها للماء.

إضافةً إلى كونه مصدرًا لهذه الكسور، يُستخدم زيت القصدير أيضًا كمادة خام متقدمة للوقود الحيوي مثل زيت الخضراوات المعالج بالهيدروجين/الديزل المتجدد ووقود الطيران المستدام . ^{[ 9 ]} ومع تزايد الإقبال على الوقود الحيوي، ازداد الطلب على زيت القصدير لهذا الغرض. ففي الفترة من 2008 إلى 2019، ارتفع الطلب على زيت القصدير كمادة خام للوقود الحيوي بنسبة 60% . ^{[ 12 ]} ونظرًا لأن زيت القصدير منتج ثانوي لعملية لب الورق الكرافت ، ولأن إنتاج الورق والكرتون آخذ في التراجع (بعد أن بلغ ذروته عام 1999 وانخفض بنسبة 24% منذ ذلك الحين)، فإن زيت القصدير يشهد نقصًا متزايدًا في جميع الاستخدامات. وفي بعض المناطق، يتجاوز الطلب على زيت القصدير العرض. ^{[ 13 ] [ 14 ] [ 15 ] [ 16 ]} وقد حدّ هذا من كمية زيت القصدير المتاحة للتجزئة ، مما أدى إلى تطوير بدائل اصطناعية. تشمل هذه البدائل R-6000 (بديل قائم على فول الصويا تم تطويره خصيصًا لتركيبات سوائل تشغيل المعادن) ^{[ 17 ]} وTruFA (مشتق من بذور وزيوت نباتية في تركيبات مختلفة لتناسب مجموعة من العمليات الصناعية والزراعية) ^{[ 18 ]} . عادةً ما تُستخلص هذه البدائل من مصادر نباتية ذات دورات نمو أقصر بكثير من زيت الصنوبر التقليدي، وتتطلب معالجة أقل استهلاكًا للطاقة. ^{[ 12 ]}