生物基润滑油因其可持续性能而受到立法者的青睐，并且生物基润滑油对于环境敏感性强的应用是理想选择。化工专家Chrysovalanti Tsesmeli和George Dodos将带我们深入了解生物基润滑油的致命弱点——微生物污染。

随着环境保护和润滑油行业可持续性受到更广泛关注，可再生润滑油也引起了行业的更多关注。高附加值生物基润滑油的市场正在快速增长，这类润滑油是由衍生自植物和动物脂肪的原料如单酯和多元醇酯配制而成。

由于生物基润滑油的无毒性、生物降解性和可再生性，政策决策人高度鼓励广泛应用该类润滑油，从而减少生产过程中的碳排放量。

如今，配方设计师可以使用各种各样的生物基酯类，从简单的单酯到复杂的单酯，饱和度介乎纯不饱和到几乎完全饱和。

授权使用

据估计，欧洲每年消耗约100,000公吨生物基润滑油，主要应用于全损耗和高风险工业应用，如铁路润滑脂和液压油。然而，在支持生物基润滑油的潜在约束性立法框架下，这一数量可能会在未来十年内翻两番。例如，这个数据可以通过在环境敏感区域中授权使用这些产品达成。

国家和欧盟范围的生态标签计划已经用于商业生物基润滑油，并有可能进一步促进这些产品的使用。此外，欧洲标准化委员会（简称CEN）在2016年发布欧洲标准EN 16807时迈出了重要一步。该标准规定了生物基润滑油的可再生性、生物降解性、毒性和技术性能的最低要求。

除了环境效益外，与传统油品相比，生物基润滑油具备若干有利的性能特征——更高的粘度指数、润滑能力和闪点。然而，生物基润滑油最大的弱点主要与其化学结构相关。氧化和热稳定性、对水的亲和力和低温性能是最值得注意的。

另一个需要考虑的问题是生物基润滑油的化学性质与其他可再生石油产品（如生物柴油）相似。生物柴油由称为FAME的脂肪酸甲酯组成，FAME是油脂化学衍生物，由于其化学组成和吸湿性质或它们从直接环境吸收水分的倾向而易受微生物污染。世界各地都已报道过许多与柴油燃料生物变质有关的事件，都被归因于FAME的存在。

系统中的错误

燃料和润滑油中的微生物污染并不是新现象。19世纪90年代后期就已得到证实，甚至是石油烃也会受到微生物污染。另一个广泛报道的问题是金属加工液中的微生物污染，其中水被有意加入工件中作为冷却剂。这种污染的一些不良影响包括不良气味、油液降解、过滤器积垢和设备故障。

因此，根据FAME的经验，检查通常用于生物基润滑油配方的油脂化工酯的微生物行为以及它们在微生物增殖的情况下特性会受到如何影响是有意义的。

为了了解不同生物基酯类的微生物稳定性，对许多市售产品对微生物污染的易感性进行了评估。表1列出了测试流体的主要物理性质。

检测的油脂化工酯是两种单酯（油酸异丙酯和油酸乙基己酯）、一种单一不饱和三酯（三羟甲基丙烷油酸酯或TMPO）、一种饱和三酯（三羟甲基丙烷三辛酸酯或TMPCA）、一种四酯（季戊四醇脂肪酸酯或FAPEE）和一种氧化或“吹制”植物油。API I类矿物基础油用作参考流体。

最初，评估了所检测的生物基酯类对革兰氏阳性菌嗜热脂肪芽孢杆菌生长的抑制潜力。（革兰氏阳性菌表示其细胞壁结构使其更容易被扼杀。）

根据表1最后一行中的结果显示，单酯和吹制植物油不会促进微生物的生长。测试的单酯对细菌繁殖的抑制作用归因于异丙醇和乙基己基部分所谓的杀菌效力，而吹制植物油对细菌繁殖的抑制作用可能由于环氧和/或过氧官能团的存在而导致的。

同时，其余的酯类以及参考矿物油不是有限制性的基物，因此细菌能够在测试条件下增殖。

经上述筛选后，那些不抑制细菌生长的生物基酯类——TMPO、TMPCA和FAPEE——通过模拟真实环境的小型系统进一步分析它们对微生物增殖的倾向。这个小型系统包括有机相（润滑油）和有机相下的水相（水）。受挑战的微生态系统（CWM）受到已知初始微生物活性的接种物污染，而对照的微生态系统（DWM）则处于蒸馏的无菌水中。这个小型微观世界系统在稳定的温度和湿度条件下储存两周。

通过测量三磷酸腺苷生物发光来确定CWM水相中微生物生长的演变（见图1）。三磷酸腺苷是所有生物体的主要能量来源，并且可以检测样品中代谢活跃细胞的数量。

在水相与有机相分离的体系中，通常都会先检测水相以检查测试系统是否处于良好控制。微生物增殖主要发生在油水界面，营养物和氧气的可用性最佳。因此，可以观察到中间生物膜的形成。

在该比较评估中，发现所有检测的生物基酯类比常规基础油更容易受微生物污染。在储存两周后发现，相比饱和TMPCA或FAPEE，单一不饱和生物基润滑油TMPO是更有利于微生物的基物，微生物增长了15%。

此外，也对有机相中培养的活微生物活性（见图2）进行评估。通常，与有机相下水相中的微生物活性相比，有机相中微生物群落的存在相当低。然而，检测更高水平的可培养微生物意味着在该系统中应该采取纠正措施。有关措施包括使用适当的杀微生物剂进行处理、清洗系统和过滤受污染的有机相。

关于微生物活性对生物基酯类的质量参数的影响，可在储存期结束时测定酸值和氧化稳定性的变化。在所有情况下（无论是水的存在或微生物存活），储存过程中酯类的氧化稳定性并没有受到太大的影响。同时，对酯类酸度的影响是显着的（见图3）。

值得注意的是，与含有未接种的水相DWM相比，受污染的微观世界中酸值的相对增加更高。这意味着微生物活性对生物基润滑油的质量参数具有潜在不利影响。

事物都有两面性。就生物基产品而言，其固有的环境益处（更高的生物降解性和更低的毒性）可能同时存在着在其使用寿命期间可能发生的生物降解问题。目前的数据表明，在生物基润滑油配方中常用的许多生物基酯类具备支持活性生物质增殖的可能性。

由于水的存在是微生物生长的关键参数，只要它不渗透系统并采用适当的内部操作措施，它的影响就不会恶化。然而，在某些应用中，无论是有意还是无意，水的存在都是无法避免的，例如在金属加工液、涡轮机油和海上活动中。因此，应优化操作条件以及应用期间的监控，以使系统不易受微生物的影响。

另一个前景可能是添加剂。全配方润滑油含有一系列性能改善剂，根据其化学性质可能会干扰微生物活动。例如，在先前的研究工作中发现某些酚类抗氧化剂具有抑制生物基酯类中微生物生长的能力。在任何情况下，与传统石油基矿物油相比，生物基润滑油产品的预计增加都应考虑到不同的化学成分和特性。只要条件有利，它们的生物腐蚀性能和成本效益控制都应该计入考量。

更多信息可关注官网http://www.bio-basedconf.com/nd.jsp?id=244#_np=105_425

专业人士微信