06/05/2022

Замена ТАЭД: российский активатор отбеливания ТАГУ

06/05/2022
Замена ТАЭД: российский активатор отбеливания ТАГУ
В России разработан активатор отбеливания для синтетических моющих средств, который может полностью заменить импорт тетраацетилэтилендиамина (ТАЭД). Тетраацетилгликолурил (ТАГУ) ничем не уступает зарубежным аналогам, а по некоторым показателям даже их превосходит. ИХТЦ готов оказать помощь в организации такого производства.
Рынок моющих средств и бытовой химии
В своем программном материале о том, что следует предпринять в работе по импортозамещению в химической отрасли при текущих условиях, мы писали, что начинать желательно с простых и приземленных вещей. Что может быть ближе к людям, чем бытовая химия, моющие и отбеливающие средства, которыми ежедневно пользуется большинство граждан.

Крупнейшие производители бытовой химии отказались от инвестиций в Россию и пересмотрели отпускные цены на свою продукцию. Procter & Gamble, выпускающая в том числе популярные стиральные порошки, из-за удорожания логистики (основные поставки шли из Польши) и курсовых скачков валют в марте подняла стоимость своих товаров в среднем на 43%. В массовом сегменте доля зарубежной бытовой химии составляет по оценке аналитиков 70-80%. Небольшие российские предприятия просто не могли конкурировать с международными корпорациями. Кроме того, появились риски остановки производств по причине сложностей с поставками компонентов и концентратов.

В середине апреля о приостановке деятельности объявил концерн Henkel (11 заводов в России), это почти полсотни известных марок косметики и моющих средств. Ранее аналогичное решение приняла британская Unilever (приостановила поставки, но не закрыла производства в РФ).

Причем перспективы рынка бытовой химии в России были отличными, он был далек от насыщения. Например, если в среднем житель Евросоюза потребляет 16 кг подобной продукции в год, то среднестатистический россиянин в два раза меньше.

Можно оптимистично полагать, что уход мировых брендов откроет дорогу отечественным компаниям, которые выстроятся в очередь на замену. Проблема в том, что российские производители на 70% зависимы от импортного сырья. Внутри страны производятся самые простые и недорогие компоненты: перкарбонат натрия, сода, соль. Вся более-менее сложная химия импортируется. По причине логистических проблем вопрос с поставками очевидно усложнится.
Активаторы отбеливания: ТАЭД
Синтетические моющие средства по факту являются композицией из химических веществ различной природы: поверхностно-активные вещества, электролиты и комплексообразователи, энзимы или белковые органические вещества, соединения, препятствующие повторному оседанию частиц загрязнения на волокнах, отбеливатели (оптические, пероксидные), активаторы отбеливания. Согласованность их работы определяет весь комплекс полезных свойств СМС.

Мы подробно остановимся на активаторах отбеливания, которые очень важны в производстве стиральных порошков и отбеливателей, поскольку отвечают за энергосберегающую стирку, позволяют снизить ее температуру при сохранении эффекта. При температуре воды 20-40 °C сами по себе пероксидные отбеливатели бесполезны.

Самым востребованным активатором в производстве является ТАЭД (тетраацетилэтилендиамин). Его добавляют в формулу СМС в количестве 1,5-5%. Он помогает достигнуть отбеливающих свойств средства, в которых применяется «активный кислород» (перкарбонат, пероксоборат, персульфат натрия), при низких температурах стирки (менее 60 °C). ТАЭД используется в производстве экологичных стиральных порошков и отбеливателей, таблеток для посудомоечных машин, применяется в текстильной и бумажной отрасли.

Обычное использование ТАЭД в составе моющих средств ― в виде гранулята с Na-карбоксиметилцеллюлозой (что позволяет улучшить растворимость и технологичность). Синие и зеленые гранулы в стиральном порошке ― это именно такой гранулят.

ТАЭД является самым используемым активатором отбеливания при перкарбонатной технологии производства бытовой химии. Он не токсичен, доступен, относительно дешев, известно, как его стабилизировать и как включить в рецептуру моющего средства. Что не менее важно, он хорошо работает как пятновыводитель.

Основной механизм действия активаторов отбеливания такого типа ― образование при взаимодействии с перекисями пероксиуксусной кислоты.

ТАЭД является важным компонентом моющих средств для стирки, в которых используются отбеливающие агенты с «активным кислородом». Активные кислородные отбеливающие агенты включают перборат натрия, перкарбонат натрия, перфосфат натрия, персульфат натрия и пероксид мочевины. Эти соединения выделяют перекись водорода во время цикла стирки, но выделение перекиси водорода невелико при температуре ниже 45 °C. ТАЭД и перекись водорода реагируют с образованием пероксиуксусной кислоты, более эффективного отбеливателя, позволяющего проводить стирку при более низкой температуре, около 40 °C и ниже. ТАЭД впервые был использован в коммерческом стиральном порошке в 1978 году (Skip от Unilever).
Правда у ТАЭД есть и ограничения: основные из них связаны с плохим профилем растворения. В отдельных случаях это делает его несовместимым с некоторыми типами тканей. Кроме того, активатор имеет ограниченную реакционную способность с перекисью водорода при низких температурах, что делает его недостаточно эффективным при быстрых и холодных стирках.
Формула ТАЭД (CAS 10543-57-4) и реакция образования пероксиуксусной кислоты
В самой Германии отрасль переживает не лучшие дни с учетом возможных перебоев с поставками энергоносителей.

Генеральный директор крупнейшего в мире германского химического концерна BASF ("Басф") Мартин Брудермюллер выступил категорически против введения эмбарго на поставки энергоносителей из России, подчеркнув, что это может привести Германию к серьезнейшему кризису со времен окончания Второй мировой войны. Такое мнение он высказал в интервью газете "Франкфуртер альгемайне зонтагсцайтунг".
В Россию ТАЭД поставляется в гранулированной форме с натриевой карбоксиметилцеллюлозой (содержание ТАЭД составляет 90-94 %) в качестве сырья для производства синтетических моющих средств.

Общий объем импорта в 2021 году составил 737,60 тонн на сумму 1,73 млн долларов (2,36 доллара/кг). В 2018-2021 гг. импорт ТАЭД сократился на 1,95 тыс. тонн (-72,50%). Нам удалось выяснить, что такие цифры связаны с сокращением импорта ТАЭД компанией ООО «Хенкель Рус» (основной импортер в 2018 году, 1,32 тыс. тонн). При этом компания значительно нарастила поставки готовых чистящих и моющих средств, общий объем их импорта вырос более чем в два раза, на 6,66 тыс. тонн (+153,61 %).

Подобная ситуация прослеживается не только с ТАЭД, но и другими веществами, использующимися в качестве сырья: в 2018 году компания импортировала преимущественно сырье, а в 2021 году импорт сырья минимален, компания поставляет готовую продукцию с европейских производств.
Отечественная разработка ― ТАГУ
Химики Томского государственного университета при поддержке ИХТЦ в свое время разработали функциональный аналог, более современную замену ТАЭД ― тетраацетилгликолурил (ТАГУ). Активатор отбеливания обладает аналогичными свойствами, но не несет в себе недостатков ТАЭД. Огромный плюс в том, что его можно полностью производить на российском сырье, при его получении используется хорошо известный и недорогой гликолурил.
Формула ТАГУ (CAS 10543-60-9)
Единственная (но решаемая) сложность заключается в том, что при производстве активатора отбеливания применяется уксусный ангидрид, являющийся прекурсором наркотических средств. Соответственно оборот химического соединения на территории РФ законодательно ограничен.

Однако процесс производства можно организовать таким образом, что уксусный ангидрид будет использоваться на предприятии, где он имеется в наличии, не покидая охраняемую территорию, например, в рамках конверсионной программы.

В настоящий момент идет работа над модифицированной технологией производства ТАГУ, при которой уксусный ангидрид не требуется. Активатор отбеливания уже продемонстрировал хорошие результаты испытаний непосредственно у производителей моющих средств.
Сравнение активаторов отбеливания ТАЭД и ТАГУ
В 2011 году научно-исследовательский институт бытовой химии «Росса», ведущий центр по разработке рецептур бытовой химии и моющих средств, провел лабораторные испытания активатора отбеливания ТАГУ в сравнении с зарубежными ТАЭД под марками Clariant и Peractive AC Blue. Специалистами были изучены:

  • физико-химические и технические показатели активатора ТАГУ;
  • эффективность добавки в качестве активатора отбеливания в сочетании с перкарбонатом натрия (отбеливатель в синтетических моющих средствах) при разных температурах;
  • стабильность энзимов вещества в сочетании с перкарбонатом натрия;
  • отбеливающие и моющие способности составов с ТАЭД при разных температурах и с разными типами загрязнений

Изобретение томских химиков ничем не уступает зарубежным аналогам, а по некоторым показателям даже их превосходит. В синтетических моющих средствах в сочетании с перкарбонатом натрия ТАГУ обеспечивает высокую степень удаления загрязнений, отбеливания с разных видов тканей при низкотемпературной стирке (40-60 °C). Он не оказывает негативного влияния на стабильность перкарбоната натрия в составе моющих средств и отбеливателей. Его эффективность при разных температурах такая же или выше, чем у образцов ТАЭД. При этом отечественный активатор технологичнее: имеет высокую текучесть, что важно при его дозировании в производстве порошков и жидких отбеливателей.

Инжиниринговый химико-технологический центр готов помочь в организации производства активатора отбеливания ТАГУ полностью на российском сырье при подборе соответствующей требованиям площадки. Технология позволяет полностью заместить импорт необходимого при производстве моющих средств компонента отечественным аналогом.
Если материал оказался для вас полезным - поддержите проект и поделитесь записью!
Другие материалы:
Мы публикуем интересные новости о реальном секторе экономике и отвечаем на вопросы, возникающие у производственников. Подпишитесь и первым узнавайте об обновлениях:
Еще статьи
Использованы изображения: u.jimdo.com