Živicová kyselina sa vzťahuje na zmesi niekoľkých príbuzných karboxylových kyselín , predovšetkým kyseliny abietovej , ktorá sa nachádza v stromových živiciach . Takmer všetky živicové kyseliny majú rovnaký základný skelet: tri kondenzované kruhy, ktoré majú empirický vzorec C19H29COOH . Živicové kyseliny sú lepkavé, žltkasté gumy, ktoré sú nerozpustné vo vode. Používajú sa na výrobu mydiel pre rôzne aplikácie, ale ich použitie je čoraz viac nahrádzané syntetickými kyselinami, ako je kyselina 2-etylhexánová alebo nafténové kyseliny získané z ropy .
Botanická analýza
Živicové kyseliny sú ochranné prostriedky a prostriedky na ochranu dreva , ktoré sú produkované parenchymatóznymi epiteliálnymi bunkami, ktoré obklopujú živicové kanáliky v stromoch z miernych ihličnatých lesov . Živicové kyseliny sa tvoria, keď sa dvojuhlíkové a trojuhlíkové molekuly spájajú s izoprénovými stavebnými jednotkami za vzniku monoterpénových (prchavých), seskviterpénových (prchavých) a diterpénových (neprchavých) štruktúr.
Borovice obsahujú početné vertikálne a radiálne živicové kanály roztrúsené po celom dreve. Akumulácia živice v jadrovom dreve a živicových kanáloch spôsobuje maximálnu koncentráciu v báze starších stromov. Živice v beli je však pri koreni stromu menej a zvyšuje sa s výškou.
V roku 2005, keď zamorenie borovicovým chrobákom ( Dendroctonus ponderosae ) a plesňou s modrými škvrnami zdevastovali lesy Lodgepole Pine v severnej vnútrozemskej Britskej Kolumbii v Kanade, boli v infikovaných stromoch boli pred smrťou zistené tri až štyrikrát vyššie hladiny živicových kyselín ako normálne. Tieto zvýšené hladiny ukazujú, že strom používa živice ako obranu. Živice sú toxické pre chrobáka a huby a môžu tiež potopiť chrobáka v diterpénových zvyškoch zo sekrétov. Zvýšená produkcia živice bola navrhnutá ako spôsob, ako spomaliť šírenie chrobáka v „červenej zóne“ alebo na rozhraní miest pre divokú zver.
Chemické zložky
Kyseliny abietického typu
- Predstavuje väčšinu 85-90% typického talového oleja .
- kyselina abietová
- kyselina abieta-7,13-dién-18-ová
- kyselina 13-izopropylpodokarpa-7,13-dién-15-ová
- Neoabietová kyselina
- Kyselina dehydroabietová
- Kyselina palustrová
- Kyselina levopimarová
- Zjednodušený vzorec C20H30O2 alebo C19H29COOH _ _ _ _ _ _
- molekulová hmotnosť 302
Kyseliny pimarového typu
- kyselina pimarová
- kyselina pimara-8(14),15-dién-18-ová
- izopimarové kyseliny
- zjednodušený vzorec C20H3002 alebo C19H29COOH _ _ _ _ _ _
- molekulová hmotnosť 302
Výroba v talovom oleji (vedľajší produkt chemickej výroby buničiny)
| Pozri tiež: Vysoký olej |
Komerčná výroba chemickej celulózy na výrobu buničiny s použitím procesov chemického sulfátového rozvlákňovania uvoľňuje živicové kyseliny. Kraftov proces sa uskutočňuje za silne zásaditých podmienok hydroxidu sodného , sulfidu sodného a hydrosulfidu sodného , ktorý neutralizuje tieto živicové kyseliny a premieňa ich na ich príslušné sodné soli, abietát sodný, ((CH 3 ) 4 C 15 H 17 COONa) pimarát sodný ( ( CH3 ) 3 ( CH2 ) C15H23 _COONa) a tak ďalej. V tejto forme sú sodné soli nerozpustné a keďže majú nižšiu hustotu ako výluh z procesu rozvlákňovania, plávajú na povrch skladovacích nádob počas procesu koncentrácie ako trochu želatínová pastovitá tekutina nazývaná sulfátové mydlo alebo živicové mydlo . [1]
Kraftové mydlo môže byť znovu neutralizované kyselinou sírovou, aby sa obnovili kyslé formy kyseliny abietovej , palmitovej a súvisiacich zložiek živicových kyselín. Táto rafinovaná zmes sa nazýva talový olej . Ďalšie hlavné zložky zahŕňajú mastné kyseliny a nezmydelniteľné steroly .
Živicové kyseliny, vzhľadom na rovnakú ochrannú povahu, ktorú poskytujú stromom, z ktorých pochádzajú, majú tiež toxické dôsledky na zariadenia na úpravu odpadových vôd v závodoch na výrobu buničiny. Okrem toho akékoľvek zvyškové živicové kyseliny, ktoré prechádzajú cez zariadenia na úpravu, zvyšujú toxicitu prúdu vypúšťaného do prijímajúcich vôd.
Variácie s druhmi a biogeoklimatickou zónou
Chemické zloženie tallového oleja sa líši v závislosti od druhov stromov používaných pri výrobe buničiny a následne od geografickej polohy. Napríklad v pobrežných oblastiach juhovýchodných Spojených štátov je vysoký podiel borovice lesnej ( Pinus elliottii ); vnútrozemské oblasti toho istého regiónu majú prevahu borovice lesnej ( Pinus taeda ). Slash Pine vo všeobecnosti obsahuje vyššiu koncentráciu živičných kyselín ako Loblolly Pine.
Vo všeobecnosti talový olej vyrábaný v pobrežných oblastiach juhovýchodných Spojených štátov amerických obsahuje viac ako 40 % živičných kyselín a niekedy až 50 % alebo viac. Frakcia mastných kyselín je zvyčajne nižšia ako živicové kyseliny a nezmydliteľné látky predstavujú 6 až 8 %. Ďalej na sever vo Virgínii , kde sú dominantnejšie borovica smolná ( Pinus rigida ) a borovica krátkolistá ( Pinus echinata ), obsah živičných kyselín klesá až na 30-35% so zodpovedajúcim zvýšením prítomných mastných kyselín.
V Kanade , kde závody spracúvajú borovicu Lodgepole ( Pinus contorta ) vo vnútrozemí Britskej Kolumbie a Alberty , Jack Pine ( Pinus banksiana ), Albertu do Quebecu a borovicu východnú ( Pinus strobus ) a červenú borovicu ( Pinus resinosa ), Ontario po New Brunswick , hladiny živičných kyselín 25% sú bežné s nezmydliteľnými obsahmi 12-25%. Podobné variácie možno nájsť v iných častiach Spojených štátov amerických av iných krajinách. Napríklad vo Fínsku, Švédsko a Rusko , hodnoty živičných kyselín z borovice lesnej ( Pinus sylvestris ) sa môžu meniť od 20 do 50 %, mastných kyselín od 35 do 70 % a nezmydliteľných látok od 6 do 30 %.
