Muurahaishapon käyttö etikkahapon ja propionihapon sovelluksissa

Abstract

Työssä tutkittiin muurahais-, etikka- ja propionihapon sekä näiden johdannaisten teollisia sovelluskohteita. Työn tarkoituksena oli löytää muurahaishapolle tai sen johdannaisille potentiaalisia käyttökohteita etikka- ja propionihapon sekä näiden johdannaisten teollisista sovelluskohteista. Työssä on laaja kirjallisuuskatsaus, jossa käsitellään muurahais-, etikka- ja propionihapon kemiallisia ja fysikaalisia ominaisuuksia, ekologisia ja korroosiovaikutuksia sekä yleensä orgaanisten happojen antimikrobisia ominaisuuksia. Tämän lisäksi työssä esitellään tarkasteltavien happojen sekä happojohdannaisten markkinat teollisissa sovelluksissa Yhdysvalloissa, Länsi-Euroopassa ja Japanissa. Korvaavuuksien syventävän analyysin avulla pyrittiin löytämään ne sovelluskohteet muurahaishapolle tai sen johdannaisille, joissa ne voisivat olla hinnaltaan kilpailukykyisiä vastaavien etikka-ja propionihapposovellusten kanssa. Mahdollisen korvaavuuden rajaksi asetettiin5 000 tonnia sovelluskohdetta kohti. Kirjallisuustutkimuksen perusteella etikkahapon estereiden (asetaattiestereiden) käyttökohde liuottimien komponentteinavoisi olla potentiaalisin käyttökohde vastaaville muurahaishapon estereille (formiaattiestereille). Asetaattiestereitä on ennustettu käytettävän maailmalla 2 808 000 tonnia vuonna 2006. Niiden pääkäyttöalueet ovat liuottimina pintapäällysteissä kuten maaleissa, lakoissa sekä painomusteissa ja -väreissä. Toistaiseksi formiaattiestereitä on hyödynnetty vain muutamia satoja tonneja lähinnä lääketeollisuuden sovelluksissa välituotteena. Työssä tehtyjen alustavien laskelmien perusteella muurahaishapon esterit ovat hintatasoltaan kilpailukykyinen vaihtoehto vastaaville asetaattiestereille. Diplomityön kokeellisessa osassa etyyliformiaattia valmistettiin menestyksekkäästi laboratoriomittakaavassa. Toinen potentiaalinen uusi tuote on selluloosaformiaattikuitu (SF-kuitu). Selluloosa-asetaattikuitua käytettiin vuonna 2001 845 000 tonnia, josta 79 % kului savukefilttereiden valmistukseen. SF-kuitu on kirjallisuuden mukaan vaihtoehtoinen raaka-aine savukefilttereiden valmistukseen.

The purpose of this study was to investigate the industrial applications of formic acid, acetic acid and propionic acid and their derivatives. The aim was to find potential end-use applicationsfor formic acid or its derivatives from the industrial applications of acetic acid and propionic acid and their derivatives. The work includes an extensive literature study which covers the chemical and physical properties, as well as theecological and corrosive impacts of formic acid, acetic acid and propionic acid. In addition, the antimicrobial activity of organic acids is discussed. Furthermore, the markets of the three carboxylic acids and their derivatives in industrial applications in United States, Western Europe and Japan are reviewed. By a detailed replacement analysis those applications for formic acid and their derivatives which could be price competitive products with acetic acid and propionic acid and their derivatives were elucidated. The minimum replacement limit was fixed to 5 000 metric tons per application. Based on the literature research, acetic acid esters (acetate esters) could be the most potential end-use application to the respective formic acid esters (formate esters). Acetic acid esters (acetate esters) are expected to be used 2 808 000 metric tons in 2006. The main applications of acetate esters are as solvents in paints and coatings, lacquers and printing inks. Formic acid esters (formate esters) are used couple of hundredmetric tons in the pharmaceutical industry as intermediate. Based on the preliminary calculations in this work, formic acid esters are price competitive products compared to acetate esters. In the experimental section of this work, ethyl formate was successfully synthesized in laboratory scale. Another new potential product could be cellulose formate fibers. In 2001 cellulose acetate fibers wereused 845 000 metric tons, of which 79 % were used in cigarette filters. Based on literature, cellulose formate fiber is an alternative raw material in the preparation of cigarette filters.