Kerneinfo - Etylenglykol

Monoetylenglykol, almindeligvis omtalt som etylenglykolfrostvæske, men også kaldet ethan-1,2-diol, MEG, EG og industriel glykol.

Etylenglykol blev først formuleret i 1850'erne og fremstilles nu kommercielt gennem en kemisk reaktion mellem etylenoxid og en katalysator. Storskalaproduktion af etylenglykol begyndte i begyndelsen af 1900'erne i USA, og det produceres nu i enorme mængder over hele kloden.

Etylenglykol - vigtigste anvendelser

  • Vand-glykolbaserede varmeoverføringsvæsker, som kræver en frostvæskefunktion.
  • Kølerglykolformuleringer, til brug i køleprocesser til fødevarer og drikkevarer.
  • Sekundære kølemidler (flydende) i store kølesystemer, hvor det primære kølemiddel (gas) og tilhørende anlæg er placeret centralt.
  • Vandløse og vandbaserede motorfrostvæskeformuleringer.
  • Afisningsvæske til fly og landingsbaner.
  • Mellemprodukt til fremstilling af polyesterfibre til plastflasker, der er fremstillet af PET.
  • Affugtningsmiddel til at absorbere fugt (vand) i fremstillingsprocesser.
  • Gashydratinhibitor, i gasledninger.

Etylenglykol - egenskaber

  • Simpleste medlem af glykolfamilien af organiske forbindelser.
  • Klar vandhvid, mildt sød, en smule viskøs væske. Ren etylenglykol koger ved 198 °C og fryser ved -52 °C, når den blandes med 28 % vand.
  • Hygroskopisk og blandbar med vand i alle forhold.
  • Let bionedbrydeligt og bioakkumuleres ikke.
  • Koncentrationer over 22 % v/v i vand giver en biostatisk funktion.

Etylenglykol - nøglefordele

  • Bedste varmeoverføringsevne af alle glykoler og ofte valgt fremfor propylenglykol af denne grund.
  • Betydelig mindre viskøs end propylenglykol, især ved temperaturer under nul. Væsker med lavere viskositet kræver større pumpeenergi og koster derfor mere at køre med.
  • Mindre procentvolumen etylenglykol kræves, når det blandes med vand sammenlignet med propylenglykol for at opnå den samme frysepunktsbeskyttelse.
  • Fremstillet i meget større mængder end propylenglykol og andre glykoler. Efterfølgende er enhedsomkostningerne normalt lavere, og tilgængeligheden er mere pålidelig.

Etylenglykol - ulemper

  • Den største ulempe med etylenglykol er dens toksicitet for mennesker og dyr. Mens langt de fleste sikkerhedsdatablade erklærer etylenglykol som (kun) skadelig, findes der en masse beviser for, at relativt små mængder kan vise sig at være dødelige. I USA er spørgsmålet om etylenglykolforgiftning for nylig blevet drøftet i det amerikanske senat.

    Indtil 2010 var kun propylenglykol klassificeret som non-toksisk. Det er ikke længere tilfældet. I 2010 udviklede Hydratech i samarbejde med Jack Evans og Tom Light fra Connecticut i USA en række non-toksiske varmeoverføringsvæsker, der er baseret på etylenglykol blandet med et aftoksificeringsadditiv. DTX-serien af produkter leverer den termiske effektivitet og lave viskositet, der er forbundet med etylenglykol, sammen med klassificeringen af propylenglykol som non-toksisk.

    For mere detaljerede oplysninger om DTX-serien skal du vælge den relevante sektorfane eller ringe og tale med en af vores tekniske eksperter.

  • Etylenglykol har en naturlig tendens til at nedbrydes i nærvær af ilt. Under nedbrydning dannes flere syrebiprodukter, herunder glykolsyre, myresyre, eddikesyre og oxalsyre. Disse syrer korroderer hurtigt kulstofstål og andre metaller, medmindre der træffes passende foranstaltninger. Specifikt minimering af tilgængeligheden af ilt, pH-buffering af syrebiprodukter og proaktiv korrosionsforebyggelse ved hjælp af inhibitorer.

    • Mindste anbefalede mængder etylenglykol for at minimere biologisk kontaminering.

    Spørgsmålet om den anbefalede minimumskoncentration af etylenglykol, som skal bruges i en vandig opløsning, stilles ofte. Hydratech anbefaler et minimum på 22 % v/v, hvilket giver en frysebeskyttelse på under -10 °C, men ofte kræver operatøren kun frysebeskyttelse til for eksempel -2 °C, hvilket ville kræve betydeligt mindre volumen af etylenglykol.

    Der er flere grunde til den anbefalede minimumskoncentration.

    1) Kontrol af korrosion, kalkdannelse/-afskalning samt biologisk kontrol. Hydratechs etylenglykolbaserede varmeoverføringsvæsker er formuleret til at fungere i både køle- og varmesystemer i et bredt interval af koncentrationer. For at give beskyttelse over en længere periode skal den oprindelige blanding også have den rette balance mellem inhibitorer vedrørende korrosion og kalkdannelse/-afskalning samt biologiske inhibitorer for at opretholde korrekt korrosionskontrol ved forskellige koncentrationer. F.eks. Inhibitorerne i CoolFlow IGE og CoolFlow DTX er formuleret til at give den bedst mulige ydeevne og fluidlevetid ved etylenglykolniveauer mellem 25 og 60 % v/v. Ved at reducere etylenglykolkoncentrationen til under 22 % reduceres inhibitorkoncentrationerne til et niveau, der muligvis ikke giver tilstrækkelig beskyttelse mod korrosion, kalkdannelse/-afskalning samt biologisk beskyttelse af et system.

    2) Øget pH-buffering mod syrenedbrydning. Både etylen- og propylenglykol nedbrydes ved udsættelse for høje temperaturer. Med en højere koncentration af væske er der også en større koncentration af inhibitor til stede i opløsningen. Den højere koncentration af inhibitorer giver øget pH-buffering for at modvirke sure biprodukter, der kan dannes på grund af etylenglykolnedbrydning.

    3) Væskens biologiske integritet. Den tredje grund til at bruge mindst 22 % etylenglykol i systemet vedrører muligheden for bakterievækst. Med koncentrationer på eller over 20 % inhiberer både etylen- og propylenglykol væksten og spredningen af de fleste mikrober og svampe. Den reducerede overfladespænding i glykolopløsningen forstyrrer bakteriens cellevægge, hvilket resulterer i et miljø, der ikke understøtter bakterievækst. Ved meget lave glykolkoncentrationer, for eksempel under 1 %, fungerer både etylen- og propylenglykol som næringsstof for bakterier. Ved disse koncentrationer vil bakterier nedbryde propylenglykolen, hvilket forårsager hurtig stigning i bakteriel kontaminering. Ved niveauer over 1 % og under 20 % kan nogle bakterier overleve med begrænset vækst, især ved moderate temperaturer.

    Tilstedeværelsen af bakterier indebærer ikke altid bakterievækst. Opløsninger på 22 % etylenglykol eller mere er biostatiske, ikke biocide. Hvis en bakteriekilde indføres i etylenglykolopløsninger, kan væsken derfor vise tilstedeværelsen af bakterier. Af denne grund anbefaler Hydratech rengøring af nye installationer før opstart og periodisk test af systemvæsken for at kontrollere, om der er biologisk aktivitet – se SureFlow Fluid Maintenance Program for yderligere vejledning. For yderligere at minimere risikoen for kontaminering fra ekstern kontaminering omfatter alle Hydratech-formuleringer både kortsigtede og langsigtede biocider.

    Teknisk indsigt i ikke-inhiberet etylenglykol

    Taget fra "Process Cooling & Equipment USA, juli 2002." Forfatter. Hr. Keith Wheeler.

    Når den bruges som varmeoverføringsvæske i kølerapplikationer, kan ikke-inhiberet etylenglykol nedbrydes, hvilket forårsager problemer og øger omkostningerne. Lær videnskaben bag dens egenskaber, og hvorfor en inhiberet etylenglykol kan være en løsning.

    Ikke-inhiberet etylenglykol har været et populært valg af varmeoverføringsvæske i kølere i mange år på grund af dens oprindelige lave omkostninger og fremragende fryse- og varmebeskyttelse over et bredt temperaturområde. Den har også gode varmeoverføringsevner og lav ledningsevne for ikke at nævne, at den er fuldstændig blandbar med vand – et billigt og rigeligt opløsningsmiddel. Disse er fordelene. Der er imidlertid ulemper forbundet med ikke-inhiberet etylenglykol, herunder:

    • Den er relativt let at nedbryde.
    • Den fremmer korrosion, efter at den er nedbrudt.
    • Den er svært at overvåge.
    • Den absorberer vand fra atmosfæren.

    Disse ulemper kan føre til hyppig væskeskift, hvilket kan koste brugerne penge i arbejdskraft og reservedele. Der kan også forekomme omkostninger på grund af tabt produktion, forårsaget af nedlukning og mulighed for tidlig fejl i systemet.

    Nedbrydning af ikke-inhiberet etylenglykol

    Dow Chemical Co., Midland i Michigan distribuerer en teknisk bulletin med titlen "Acidic Thermal Degradation of Ethylene Glycol and Propylene Glycol." Denne rådgivende bulletin refererer til forskning udført af Dr. Walter Rossiter og hans team fra National Bureau of Standards, nu kaldet National Institute for Standards and Technology (NIST).

    Dr. Rossiter og hans team udførte eksperimenter, der viste, at ikke-inhiberet etylenglykol vil nedbrydes til fem organiske syrer – glykolsyre, glyoxylsyre, myresyre, kulsyre og oxalsyre – i nærvær af varme, ilt, kobber og aluminium. Kobber og aluminium fungerer som katalysatorer i nærvær af ikke-inhiberet etylenglykol. De organiske syrer vil derefter under de rette betingelser kemisk angribe kobber og aluminium i løbet af så lidt som tre uger og danne organiske metalforbindelser i væsken.

    En anden omfattende undersøgelse af nedbrydningen af ikke-inhiberet etylenglykol blev udført af John Beavers og Ronald Diegle fra Battelle, Columbus Laboratories. De konkluderede, at nedbrydning af ikke-inhiberet etylenglykol forekom i fravær af kontakt med forskellige metaller, men nedbrydningen blev accelereret af tilstedeværelsen af metallerne.

    Mange retningslinjer for kemisk resistens viser, at kobber, aluminium og andre metaller er acceptable til brug med ikke-inhiberet etylenglykol. Normalt er deres anbefalinger baseret på en to-ugers kemisk kompatibilitetsundersøgelse, der udsætter forskellige metaller for ikke-inhiberet etylenglykol ved forskellige temperaturer. Ovenstående forskning indikerer, at ikke-inhiberet etylenglykol ikke begynder at nedbrydes og blive sur før efter tre uger under ekstreme forhold (212 °F [100°C] og iltbobler forekommer i den ikke-inhiberet etylenglykolopløsning). Så retningslinjerne for kemiske resistens er baseret på virkningerne af opløseligheden af ikke-inhiberet etylenglykol snarere end på virkninger af den nedbrudte, sure ikke-inhiberet etylenglykol på metaller. Sidstnævnte er meget mere ætsende overfor metaller.

    Korrosion af metaller vil begynde på steder, hvor metalioner fjernes fra basismetallet af sur ikke-inhiberet etylenglykol. Det metalområde, der har fået fjernet sit overflademetal, bliver nu et metaloxid. Når metalioner er i opløsningen, kan de også binde sig til modsat ladede metaller for at danne en galvanisk korrosionscelle. Hurtig korrosion kan begynde på disse steder i kølekredsløbet. Korrosionsbiprodukter (metaloxider) kan derefter løsne sig og forårsage skade længere fremme i flowretningen. Typiske problemer forbundet med korrosion i et kølerkredsløbssystem er tilstopning af et partikelfilter, beskadigelse af mekaniske tætninger og tidlig svigt i systemet.

    Forebyggende vedligeholdelse bliver vanskelig. Fordi ikke-inhiberet etylenglykol kan nedbrydes og blive ætsende i løbet af så lidt som tre uger, kan forebyggende vedligeholdelse være tidskrævende og kostbar.

    Det er næsten umuligt at opnå en nøjagtig pH-måling for 100 procent ikke-inhiberet etylenglykol, fordi det er en organisk væske. pH-målere er følsomme overfor fejl og ustabilitet, når de udsættes for organiske kemikalier. Ifølge forskellige producenter af ikke-inhiberet etylenglykol angiver de, at dette kemikalie har en pH-værdi på 5,5 til 8,0. De fleste producenter af ikke-inhiberet etylenglykol angiver ikke en pH-værdi for dette kemikalie. De angiver ikke relevant eller ikke tilgængelig (NA) på produktdatabladet eller materialesikkerhedsdatabladet (MSDS). Andre angiver at fortynde kemikaliet med vand for at opnå en pH-måling. Men ved at fortynde med vand, måler man så pH-værdien af det tilsatte vand eller pH-værdien af ikke-inhiberet etylenglykol /vandopløsning?

    En pH-måling af en ikke-inhiberet etylenglykol/vandopløsning bliver mindre nøjagtig med en stigning i koncentrationen af den ikke-inhiberet etylenglykol. Forøgelse af vandkoncentrationen i ikke-inhiberet etylenglykol muliggør en mere stabil og pålidelig pH-måling.

    Nogle iboende problemer forbundet med at bruge et pH-meter til at måle pH af et organisk kemikalie er:

    • Referenceelektroden og de interne bufferopløsninger er begge vandige.
    • Aktiviteten af hydrogenionen kan variere dramatisk mellem et vandigt og organisk kemikalie.
    • Dissociationen af en forbindelse kan variere dramatisk mellem et vandigt og organisk kemikalie.
    • De eksterne bufferopløsninger (til sondekalibrering) er vandige opløsninger.

    At bestemme, hvornår du skal udskifte din ikke-inhiberet etylenglykol ved at måle pH-værdi for at detektere en stigning i surhedsgraden, er et upålideligt måleværktøj.

    Atomabsorptionsspektroskopi (AAS) og induktivt koblet plasma (ICP) er to analytiske værktøjer, der detekterer specifikke metaller og deres koncentrationer i en væske. En prøve af den ikke-inhiberet etylenglykol kan ekstraheres fra en applikation og analyseres med AAS eller ICP for at detektere de metaller, der er blevet kemisk angrebet af sur ikke-inhiberet etylenglykol. Dette er imidlertid en reaktiv tilgang, fordi hvis der findes en høj koncentration af metaller i væsken, betyder det, at den ikke-inhiberede etylenglykol allerede er nedbrudt og er blevet sur. Der er allerede opstået korrosion, og der vil sandsynligvis være interne systemskader.

    En gaskromatografi/et massespektrometer (GC/massespektrometer) bruges til at påvise organiske forbindelser i en opløsning. Dette analytiske værktøj kan måle de organiske syrer, der udvikler sig, når ikke-inhiberet etylenglykol begynder at nedbrydes.

    Vandabsorption

    Ikke-inhiberet etylenglykol er ligesom andre glykoler hygroskopisk – det vil absorbere fugt fra omgivelserne. Mængden af vand absorberet fra det omgivende miljø er proportional med den relative fugtighed (figur 1). Ved 50 procent relativ fugtighed vil 100 procent ikke-inhiberet etylenglykol absorbere 20 procent vand ved ligevægt. Dette reducerer koncentrationen af ikke-inhiberet etylenglykol fra 100 procent til 83,3 procent.

    På grund af denne egenskab anvendes etylenglykol som fugtighedsbevarende middel til tekstilfibre, papir, læder, klæbemidler og lim. Denne ønskelige egenskab hjælper med at gøre disse produkter blødere, mere bøjelige og mere holdbare. Imidlertid kan vandabsorption potentielt forårsage mange problemer i kølerapplikationer.

    Mange brugere af ikke-inhiberet etylenglykol er uvidende om dets hygroskopiske egenskab og lader ofte beholderen være uden dæksel. Når dette sker, vil ikke-inhiberet etylenglykol straks begynde at absorbere vand.

    Antag, at du har en ny køler, og du fylder den op med, hvad du mener er 100 procent ikke-inhiberet etylenglykol fra gulvlager. Den relative luftfugtighed i din bygning er 75 procent, og anvendelsestemperaturen er -20 °C (-4 °F). I henhold til din frysebeskyttelsesguide kan du fylde køleren med 35,5 procent ikke-inhiberet etylenglykol og 64,5 procent (i volumen) deioniseret (DI) eller destilleret vand for at opnå frostbeskyttelse ved -4 °F. For at være sikker fylder du køleren med 38,5 procent ikke-inhiberet etylenglykol og 61,5 procent DI eller destilleret vand for at opnå frysebeskyttelse ned til -10 °F (-23 °C). Hvis luften i gulvhøjde har en realtiv luftfugtighed på er 75 procent, og hætten ikke har været på beholderen, kan den 100 procent ikke-inhiberet etylenglykol blive 71,4 procent ikke-inhiberet etylenglykol og 28,6 procent vand. Nu fortynder du denne opløsning med 61,5 procent vand (tror, at du vil have en opløsning af 38,5 procent ikke-inhiberet etylenglykol og 61,5 procent vand), og din sande koncentration bliver 27,5 procent ikke-inhiberet etylenglykol og 72,5 procent vand. Denne koncentration tillader kun frostbeskyttelse ned til 7 °F (-14 °C). Du har nu en opløsning, som du troede ville give frostbeskyttelse til -10 °F, men i virkeligheden giver den kun frostbeskyttelse til 7 °F. Faldet i frostbeskyttelse er 17 °F (9 °C). Denne fejl kan resultere i en systemfejl.

    Omvendt bruges 100 procent ikke-inhiberet etylenglykol til varmebeskyttelse. Den samme hygroskopiske egenskab kan i alvorlig grad påvirke væskens evne til at fungere korrekt ved høje temperaturer.

    Der er mange måder, hvorpå den omgivende luft kan finde vej ind i et lukket kredsløbssystem. Luft (fugtighed) kan komme ind i en køler, når hætten til tanken fjernes til påfyldning. Luft kan også komme ind, når hætten til tanken fjernes for visuelt at inspicere væskeniveauet og under efterfølgende opfyldninger med ikke-inhiberet etylenglykol. Luft kommer også ind i køleren via ventiler, der har stået åbne, eller lækager (løse slangeklemmer) i systemet. Endelig er ikke-inhiberet etylenglykol tyktflydende og vil indfange luft, når den hældes.

    Et alternativ

    Industrielt ikke-inhiberet etylenglykol indeholder ca. 93 procent ikke-inhiberet etylenglykol, 3 procent vand og 3 procent inhibitorer. Inhibitorerne tjener to formål: At beskytte forskellige metaller i kølekredsløbet mod korrosion og at virke som buffere for den ikke-inhiberet etylenglykol, så de forsinker nedbrydningsprocessen.

    Frostvæske til biler indeholder typisk silikater og bør derfor ikke anvendes i kølere. Silikater kan gelere, hvilket reducerer effektiviteten af pladeveksleren inde i køleren. Silikater kan også beskadige den mekaniske tætning af en pumpe i en køler, hvilket får pumpen til at lække.

    Inhiberet etylenglykol deler den samme hygroskopiske egenskab som ikke-inhiberet etylenglykol. Forebyggende trin skal følges for at sikre minimal eksponering overfor luft. En ulempe ved inhiberet etylenglykol er imidlertid dens startomkostninger.

    Brug af inhiberet etylenglykol i stedet for ikke-inhiberet etylenglykol kan spare penge i kølerens og værktøjets levetid. Hvis ikke-inhiberet etylenglykol ikke får lov til at nedbrydes (ved hjælp af inhibitorer), spares penge på grund af mindre hyppig vedligeholdelse af kølesystemet (arbejdskraft, dele og omkostninger ved tabt produktion) og udskiftning af væsken (arbejdskraft, udskiftningsvæske og omkostninger ved tabt produktion).

    Sundheds-, sikkerheds- og miljøoplysninger om etylenglykol

    OECD Screening Information Data Set (SIDS) Assessment Profile for Ethylene Glycol

    Kemisk navn  etylenglykol (ethan-1,2-diol)  CAS-nr. 107-21-1
    Strukturformel HOCH2CH2OH
    Anbefalinger  Kemikaliet har i øjeblikket lav prioritet for det videre arbejde.

    Resumé af konklusioner

    Kategori Rationelle
    kategorimedlemmer (af etylenglykolfamilien) er repræsenteret af den generiske molekylstruktur: HO (CH2 CH2 O) n H, hvor n = 1-5. Alle kategorimedlemmer har derfor to terminale hydroxygrupper, og medlemmerne adskiller sig kun fra hinanden i antallet af oxy-etylenenheder. På grund af dette er det hensigtsmæssigt at klassificere etylenglykol og de højere glykoler (op til og med n = 5) som en enkelt gruppe. Ved n = 6-8 falder absorptionen fra indtagelse, og visse fysisk-kemiske egenskaber ændres markant. Tilstrækkelige undersøgelser er tilgængelige for de fleste af de krævede SIDS-endepunkter for kategorimedlemmerne. Der anvendes en kategoritilgang, hvor eksperimentelle data ikke er tilgængelige.

    Kategorimedlemmerne etylenglykol og de højere glykoler (di-, tri-, tetra- og penta-) er nært beslægtede i struktur og har fysisk-kemiske egenskaber, der adskiller sig på en regelmæssig og forventet måde som et resultat af stigende molekylvægt og konsistent funktionalitet af en relativt mindre stabil hydroxydel i hver ende af molekylet. Fareprofilen og dosisresponsen forventes således også at ændre sig konsistent med faldende potentiale for negativ virkning ved stigende molekylvægt. Tilgængelige data og kvantitative strukturaktivitetsmodeller for kategorien for flere toksikologiske endepunkter bekræfter denne forventning, hvilket indikerer, at det er rimeligt at antage ensartede ændringer i toksikologiske virkninger for de relativt få tilfælde, hvor der mangler eksperimentelle data for kategorien. Tilgængelige data og modeller bekræfter, at når molekylvægten stiger, falder potentialet for systemisk, reproduktiv og udviklingsmæssig toksicitet. Tilgængelige data for adskillige økotoksikologiske endepunkter viser, at potentialet for disse virkninger er konsistent lavt i hele kategorien, idet LOEL'erne er større end grænsedosen. Polyetylenglykol 200 (PEG 200, CAS-nr. 25322-68-3), som ikke er et kategorimedlem, er en blanding af EG'er (n=2 til 8, som derved indeholder kategorimedlemmer og andre etylenglykoler med højere molekylvægt) med en gennemsnitlig molekylvægt på ca. 200 og et gennemsnit på 4 oxy-etylenenheder. Den har nogle egenskaber svarende til kategorimedlemmerne, og data fra denne blanding bruges til at understøtte tendensen, at når molekylvægten stiger, falder toksiciteten indenfor kategorien med fem medlemmer.

    Menneskelig sundhed
    etylenglykol, di-etylenglykol og tri-etylenglykol absorberes næsten fuldstændigt af forsøgsdyr via oral indtagelse, som det ville forventes af deres fuldstændige blandbarhed med vand. Da tetra-etylenglykol og penta-etylenglykol ligeledes er fuldstændigt blandbare med vand og har relativt lav molekylvægt, er det rimeligt at antage, at de ligeledes absorberes i vid udstrækning via oral indtagelse. Absorptionsestimatet for inhaleret EG er ca. 100 procent. Der er ingen direkte målinger af inhalationsabsorption tilgængelige for DEG, TEG, Tetra-EG og Penta-EG. I in vivo-dermale absorptionsstudier hos gnavere blev 1-51 % af EG absorberet. Dermal biotilgængelighed af DEG blev estimeret til 9 %. Ingen direkte målinger af dermal absorption er tilgængelige for TEG, Tetra-EG og Penta-EG. Da etylenglykolerne er fuldstændig opløselige i vand, forventes de at være godt fordelt i kroppens vandige væv med lavere koncentrationer i fedtvæv. Ensartet fordeling er blevet påvist i begrænset omfang for etylenglykol.

    Den vigtigste metaboliske vej til metabolisme af etylenglykolerne er oxidation via alkoholdehydrogenaser og aldehyddehydrogenaser. De vigtigste metabolitter af etylenglykol er kuldioxid, oxalsyre og glykolsyre. Identificerede DEG- og TEG-metabolitter omfatter kuldioxid, oxalsyre og andre syremetabolitter. Etylenglykol, DEG og TEG kan elimineres direkte ved urinudskillelse. Syremetabolitter af etylenglykol, DEG og TEG elimineres også i urinen og kan også metaboliseres til kuldioxid og elimineres ved udåndet luft. Resultater af undersøgelser af akut mortalitet hos gnavere indikerer, at etylenglykolerne generelt har lav akut toksicitet ved oral eksponering, inhalation og dermal eksponering, idet værdierne for rapporterede endepunkter er større end en grænsedosis. Akut dødelighed ved oral indtagelse er større end for de andre kategorimedlemmer. De akutte toksiske virkninger af etylenglykol hos forsøgsdyr og mennesker kan omfatte narkotiske virkninger, metabolisk acidose og nyretoksicitet. Akut oral toksicitet hos rotter (målt som LD50 i mg/kg) varierede fra 5890 for etylenglykol til over 16000 for penta-EG. Testede medlemmer af etylenglykolkategorien har LOAEL'er, der er større end en grænsedosis i toksicitetsundersøgelser med gentagne doser ved dermal indtagelse, inhalation og oral indtagelse. Der blev ikke set nogen bivirkninger i dermale undersøgelser udført med etylenglykol og Tetra-EG. Oral toksicitet efter gentagne doser (NOAEL i mg/kg/dag) varierede fra ca. 150 for etylenglykol og DEG til mere end 2000 for tetra-EG og penta-EG. Orale undersøgelser viser, at gentagen oral eksponering for medlemmer af kategorien med lavere molekylvægt (EG og DEG) inducerer nyretoksicitet. TEG havde imidlertid kun mindre virkninger på nyrerne, og da antallet af oxyetylenenheder stiger til fire og fem oxyetylenenheder, observeres ingen nyretoksicitet selv ved høje doser. På grund af de strukturelle og fysiske ligheder mellem Penta-EG og de andre kategorimedlemmer og data for etylenglykolblandingen PEG 200 kan det med rimelighed antages, at Penta-EG også vil have et lavt potentiale for pattedyrs-toksicitet ved gentagen dosis.

    Etylenglykol kan forårsage hudirritation, men de andre EG'er testet på mennesker (DEG, TEG og Tetra-EG) giver minimal irritation, og det primære irritationsindeks for menneskelig hud falder med et stigende antal oxyetylenenheder. Alle kategorimedlemmer giver kun mindre øjenirritation. Mens DEG forårsagede akut lungesvigt, var egenskaberne ikke typiske for et "rent" luftvejsirriterende middel (WIL, 2001). I en human klinisk undersøgelse af etylenglykol fandt alle deltagere, at eksponering for 0,14 mg/l var irriterende for halsen, og eksponeringer over 0,20 mg/l kunne ikke tolereres på grund af alvorlig irritation. Etylenglykol, DEG, TEG og Tetra-EG har ikke fremkaldt hudsensibilisering.

    Der er udført mutagenicitetsundersøgelser i bakterier for alle medlemmer af kategorien, og der er udført in vitro mutagenicitetsundersøgelser i pattedyrsceller for etylenglykol, DEG, TEG og tetra-EG. Resultaterne har været ensartet negative (± S9-aktivering). Resultaterne af in vitro-analyser af etylenglykol, DEG og TEG for kromosomafvigelser og i søsterkromatidudvekslingsprøver har også været ensartet negative. Penta-EG er ikke blevet testet in vitro for kromosomafvigelser, men frembragte ingen biologisk signifikant kromosomskade i museknoglemarvs-mikronukleustesten. Beviser indikerer, at Tetra-EG forårsager kromosomafvigelser in vitro. Resultaterne af in vivo-genotoksicitetsundersøgelser har imidlertid været negative (dominant letal test) eller tvetydige (knoglemarvs-kromosomafvigelser hos rotter, mikrokernetest i perifert blod hos mus). I adskillige undersøgelser af etylenglykol, DEG og TEG, hvoraf nogle var begrænsede, var der ingen tegn på karcinogenicitet hos dyr. QSAR-resultater fra flere modeller af mutagenicitet in vitro (salmonella, muselymfom) og kræft var negative. Der blev ikke identificeret nogen strukturelle advarsler.

    Oplysninger om genotoksiciteten af PEG 200 anses ikke for at bidrage til fortolkningen af resultaterne for forbindelser i kategorien på grund af manglende vurdering af visse komponenter for mutagenicitet. Etylenglykol, DEG og TEG er blevet vurderet ved hjælp af protokollen "Reproductive Assessment by Continuous Breeding". Etylenglykol og DEG producerede et reduceret antal kuld pr. frugtbart par og levende hvalpe pr. kuld. Der blev ikke set nogen reproduktive virkninger for TEG-eksponerede mus. Tetra-EG var negativ i dominant letal prøve for gnavere, og gentagen dosering med Tetra-EG i 4 uger hos rotter gav ingen mærkbare ændringer i testiklernes og epididymidernes histopatologi. Omfattende udviklingstoksicitetsdata er tilgængelige for etylenglykol, DEG og TEG. De observerede virkninger omfatter nedsat føtal kropsvægt og skeletvariationer for etylenglykol, DEG og TEG og misdannelser ved højere dosisniveauer og dosishastigheder for etylenglykol og DEG. Ved oral indtagelse forårsager DEG og TEG ingen udviklingsmæssige virkninger under en grænsedosis. Der er en klar tendens til, at NOAEL'er stiger med antallet af oxyetylenenheder i rotteundersøgelserne. Benchmarkdosisanalyse viste, at tendensen også holdt for musen. NOAEL-værdier for gentagen oral eksponering varierede fra ca. 150 mg/kg/dag for etylenglykol (16-ugers studie) til et estimat på over 2000 mg/kg/dag for penta-EG. Mens undersøgelser af gentagen dermal eksponering for EG'er er begrænsede, tyder de to relevante undersøgelser på, at disse forbindelser har lav toksicitet via huden. Der blev ikke observeret nogen effekt hos moderdyr, der dermalt blev eksponeret for etylenglykol ved 3549 mg/kg/dag i 10 dage, og der blev ikke fundet toksicitet hos dyr, der dermalt blev eksponeret for 3360 mg/kg/dag tetra-EG i 13 uger. Disse resultater er i overensstemmelse med den lave dermale biotilgængelighed bestemt for DEG og antaget for EG'er med højere molekylvægt.

    Miljø
    Etylenglykol-kategorien består af væsker med lav flygtighed og høj vandopløselighed. Fordelingskoefficienter (Log Kow) spænder fra -1,20 for etylenglykol til -2,3 for Penta-EG. Alle beviser tyder på, at etylenglykol er biologisk let nedbrydelig. Nedbrydningshastigheden falder imidlertid for andre medlemmer af denne kategori. Bionedbrydning af EG'er kan nedbryde niveauerne af opløst ilt i modtagende vandområder nær lufthavne, hvor disse kemikalier anvendes i store mængder til afisning. Nedbrydning af opløst ilt kan resultere i skadelige virkninger på vandorganismer, der kan være til stede nær spildevandsudledning. Der er et begrænset potentiale for kategorimedlemmer til at bioakkumulere. Akut toksicitet for fisk (målt som LC50 i mg/l) er blevet testet for alle kategorimedlemmer og varierer fra 22.800 for etylenglykol til mere end 50.000 for Penta-EG. Kategorimedlemmernes akutte toksicitet for hvirvelløse dyr er også blevet testet. Toksiciteten overfor dafnier (målt som LC50 i mg/l) er større end 20.000 for alle kategorimedlemmer undtagen tetra-EG (LC50 = 7.800 mg/l), hvilket indikerer lav toksicitet, men toksiciteten var ikke så ensartet som hos fisk. Toksicitetsevalueringer hos et andet hvirvelløst dyr, saltsøkrebs (artemia salina), var upræcise, men ser ud til at være mere konsistente end de målte toksicitetsværdier for dafnier (ingen toksicitet observeret ved den højeste testede dosis, 20 g/l for etylenglykol, 10 g/l for DEG, TEG og Tetra-EG). Algetoksicitet er blevet testet for etylenglykol, DEG, TEG og penta-EG, og der blev ikke fundet toksicitet ved koncentrationer mindre end eller lig med 100 mg/l. Baseret på den lave toksicitet hos de testede kategorimedlemmer kan det med rimelighed antages, at Tetra-EG heller ikke udgør nogen mærkbar fare for alger. QSAR-forudsigelserne indikerer, at kategorimedlemmerne skulle udvise lav toksicitet med tendenser til faldende toksicitet med stigende kædelængde, og at de understøtter de tilgængelige forsøgsdata.

    Eksponering
    Den samlede globale produktionskapacitet anslået for hvert kategorimedlem i 2001 var som følger: etylenglykol - 15.841.000 tons; DEG - 1.584.000 tons; TEG - 150.000 tons; Tetra-EG - 10.000 tons; og Penta-EG - 3.000 tons. Ca. 78 % etylenglykol forbruges til fremstilling af polyetylenterephthalat (PET) med yderligere 13 % anvendt som ingrediens i kølemidler til biler. Den største anvendelse af DEG er i produktionen af umættede polyesterharpikser, polyoler og polyuretaner. Størstedelen af TEG-forbruget er til naturgasdehydrering. Kommercielle blandinger af tetra- og penta-EG'er, der er tilbage fra destillering af lavere kogende etylenglykol, DEG og TEG, forarbejdes ofte til bremsevæsker og kan også bruges som en hjælp til cementformaling. Erhvervsmæssig eksponering for medlemmer af etylenglykolkategorien er begrænset under fremstillingen af den lukkede, kontinuerlige karakter af fremstillingsprocessen. De mest sandsynlige veje til erhvervsmæssig eksponering af etylenglykol er hudkontakt og indånding af dampe og tåger. Det største eksponeringspotentiale er i forbindelse med afisning af fly og landingsbaner. Der er et vist potentiale for forbrugereksponering for EG'er med lavere molekylvægt. Forbrugerne kan sjældent og i korte perioder komme i hudkontakt med etylenglykol og DEG, når de fylder kølerfrostvæske på personbiler. Forbrugerne kan også komme i hudkontakt med lave koncentrationer af etylenglykol, der findes i en række kommercielle produkter, og DEG i begrænsede forbrugerprodukter. Menneskelig eksponering for etylenglykol i kommercielle produkter kan forekomme gennem hudkontakt og indånding af luft og indtagelse af jord nær punktkilder. Eksponering på arbejdspladsen for DEG kan forekomme under fremstilling eller brug som industrielt mellemprodukt. Eksponering kan også forekomme under dets anvendelse som opløsningsmiddel. Næsten alle DEG bruges industrielt. Den mest sandsynlige, menneskelige eksponering for TEG er i industrielle omgivelser. Den mest sandsynlige eksponeringsvej er gennem hudkontakt (f.eks. under kvalitetskontrolprøveudtagning). De primære anvendelser af Tetra-EG, Penta-EG eller blandinger, der indeholder disse stoffer, er industrielle. Derfor er der størst sandsynlighed for menneskelig eksponering på arbejdspladsen under sådanne anvendelser som opløsningsmiddel, industrielt ekstraktionsmiddel, blødgøringsmiddel eller fugtighedsbevarende middel. Den mest sandsynlige vej for industriel eksponering er dermal, da tetra-etylen- og penta-etylenglykoler har ekstremt lavt damptryk (6 x 10-5 hPa eller derunder).

    Anbefaling

    Miljø: Kemikalierne i denne kategori har i øjeblikket lav prioritet for videre undersøgelse.

    Menneskelig sundhed: Etylenglykol og penta-etylenglykol er kandidater for videre undersøgelse. De resterende kemikalier i denne kategori har i øjeblikket lav prioritet for videre undersøgelse.

    Begrundelse for anbefalingen og arten af den videre undersøgelse anbefales

    Miljø:
    Tilgængelige data for flere øko-toksikologiske endepunkter viser, at økotoksikologiske virkninger som følge af direkte eksponering for etylenglykoler sandsynligvis vil være uden betydning. Biologisk nedbrydning af etylenglykoler kan dog nedbryde niveauerne af opløst ilt i modtagende vandområder nær lufthavne, hvor disse kemikalier anvendes i store mængder til afisningsaktiviteter. Nedbrydning af opløst ilt kan resultere i skadelige virkninger på vandorganismer, der kan være til stede nær spildevandsudledning. Medlemsstater (især de nordiske lande), der anvender etylenglykol til afisning i lufthavne, bør kontrollere deres eksponeringsprofil og risikostyringsforanstaltninger for dette kemikalie for at afgøre, om der er behov for yderligere foranstaltninger.

    Menneskelig sundhed:
    Baseret på undersøgelser med forskellige veje (oral vs. dermal) og forskellige systemer (sonde vs. diæt) resulterer etylenglykoleksponering under grænsedosis i udviklingstoksicitet hos dyr kun ved oral indtagelse og kun ved hurtig indtagelse (bolus). Afhængigt af anvendelse og eksponering bør medlemslandene vurdere den mulige risiko, der er forbundet med både nyre- og udviklingstoksicitet for EG'er med lavere molekylær vægt. I den forbindelse er der i sponsorlandet påbegyndt en yderligere undersøgelse af dosisrespons for nyrevirkninger efter langvarig eksponering for etylenglykol. En yderligere in vitro genmutationsprøvning for penta-EG i pattedyrsceller, CHO/HPRT-testen, er blevet påbegyndt for at udvide dette stofs genotoksicitetsprofil. Testning af etylenglykols nyrevirkninger og Penta-EG CHO/HPRT-testresultater vil blive forelagt OECD, når de foreligger.

    Log ind for at få adgang til komplet pdf af OECD SID for etylenglykol