Uleiul sintetic, astazi atat de folosit in industria auto, nu a fost dintotdeauna o alternativa. Afla totul despre istoria uleiului sintetic si despre cum a schimbat el fata industriei lubrifiantilor.

Cercetarile privind eventuale alternative pentru uleiurile pe baza de petrol au inceput cu mult inainte ca Germania nazista sa invadeze Polonia in 1939. Insa abia atunci cand al Doilea Razboi Mondial a blocat rezervele de titei ale Germaniei si a dezvaluit in mod dramatic deficientele uleiului pe baza de petrol pe linia de front, s-a nascut o initiativa clara de a dezvolta uleiuri sintetice. Acesta a fost punctul in care a inceput sa capete contur istoria uleiului sintetic.
Iata povestea felului in care o tehnologie nascuta din cel mai sangeros conflict mondial a ajuns o normalitate pentru vehiculele pe care le conducem astazi.

Esecul uleiului conventional

Pe 23 august 1942, Armata a 6-a germana a atacat Stalingradul. Se pare ca Hitler avea in colimator orasul industrial pentru ca producea artilerie si servea ca ruta importanta de transport maritim catre regiunile de est ale tarii.
Poate ca nemtii se gandeau la infrangerea suferita anterior in acea iarna, intr-o incercare esuata de a ocupa Moscova… Poate ca rusii se gandeau la proclamatia lui Hitler ca, dupa ce va ocupa Stalingradul, va ucide toti barbatii orasului si va deporta femeile. Cert este ca pe masura ce luptele au continuat in timpul iernii, problemele cu combustibilul au devenit unul dintre motivele pentru care nemtii au pierdut batalia de la Stalingrad.
In ciuda victoriilor timpurii ale Germaniei la sfarsitul verii si toamna, rusii au refuzat sa se predea. Pana la sfarsitul lunii noiembrie, ei au prins ce mai ramasese din Armata a 6-a a Germaniei, intr-un inel defensiv in jurul orasului. Iar apoi a venit iarna grea ruseasca. Hitler a refuzat sa se predea chiar daca soldatii sai erau infometati si au ramas fara provizii. Si ca si cum nu era de ajuns, avioanele si alte vehicule militare ale armatei nu mai porneau din cauza solidificarii uleiului in frigul groaznic.
Batalia s-a incheiat in februarie 1943, acesta fiind si primul esec recunoscut public de Hitler. Infrangerea de la Stalingrad a fost un esec major pentru puterile Axei, insa a oferit si dovezi dramatice ale inadecvarii uleiului de motor pe baza de petrol cand vine vorba de functionarea la temperaturi extreme.

Primii pasi in storia uleiului sintetic

Cu cateva decenii inainte de batalia de la Stalingrad, oamenii de stiinta cautasera o alternativa la petrol. Chimistul francez Charles Friedel si colaboratorul sau american, James Mason Crafts, au produs pentru prima data uleiuri de hidrocarburi sintetice in 1877, marcand prima realizare notabila in istoria uleiului sintetic.
In 1913, omul de stiinta german Friedrich Bergius a dezvoltat un proces de hidrogenare pentru producerea uleiului sintetic din praf de carbune. Doisprezece ani mai tarziu, compatriotii sai, Franz Fisher si Hans Tropsch, au dezvoltat un proces de transformare a unui amestec de monoxid de carbon si hidrogen in hidrocarburi lichide.
In acelasi timp, in America, Standard Oil Company din Indiana a incercat sa comercializeze ulei sintetic in 1929, dar lipsa cererii a dus la un esec al acestei incercari. Insa chiar si asa, cercetatorul F.W. Sullivan, de la Standard Oil, a publicat o lucrare in 1931 care a dezvaluit un proces de polimerizare a olefinelor (alchenelor) pentru a forma produse lichide.
Aproximativ in acelasi timp, chimistul german Hermann Zorn a descoperit in mod independent acelasi proces. Descoperirile lor au pus bazele utilizarii la scara larga a uleiului sintetic.
Pentru moment, insa, uleiul conventional pe baza de petrol avea sa ramana tehnologia dominanta.
Procesul de distilare folosit pentru fabricarea lubrifiantilor conventionali nu s-a schimbat prea mult de atunci. Formulatorii pornesc de la petrolul brut, care contine ceara si un amestec de elemente precum sulf, azot, oxigen si diferite metale.
Multe materiale inerente titeiului trebuie indepartate prin rafinare pentru a creste gradul de utilizare al petrolului. Rafinariile fac acest lucru prin aplicarea de caldura, presiune si alti catalizatori pentru a separa titeiul in diferite grupe, numite fractii. Prelucrarea ulterioara are ca rezultat multe dintre produsele pe care le folosim astazi, cum ar fi kerosenul, benzina, motorina si uleiurile lubrifiante folosite pentru a produce ulei de motor conventional.

Limitarile distilarii

Asa cum aveau sa descopere soldatii de pe front, lubrifiantii conventionali au limitari inerente.
Distilarea nu poate elimina complet impuritatile daunatoare lubrifierii, cum ar fi ceara care se solidifica la rece si impiedica pornirea motorului. De asemenea, nu poate elimina moleculele mai usoare, instabile, care se evapora din cauza caldurii mari. Conditiile extreme ale razboiului au adus in prim plan limitarile petrolului conventional. A devenit evident ca lumea are nevoie de un ulei mai bun, iar istoria uleiului sintetic a inceput sa prinda contur.

Necesitatea duce inainte produsele sintetice

Lubrifiantii sintetici au fost raspunsul la aceste limitari ale distilarii. Spre deosebire de omoloagele lor conventionale, uleiurile sintetice sunt „construite”, nu distilate. Ceea ce inseamna ca formulatorii pornesc de la molecule individuale – de obicei etilena daca formuleaza ulei sintetic pe baza de polialfaolefina (PAO) – si construiesc lubrifiantul de la zero in laborator.
Procesul utilizat pentru fabricarea uleiului sintetic rezolva problemele prin eliminarea contaminantilor.
Formulatorii selecteaza din titei numai materialele pure, uniforme, cele mai potrivite pentru lubrifierea unui motor. Folosind sinteza organica, chimistii folosesc etilena pentru a construi molecule mai mari, numite alfaolefine. Apoi folosesc alfaolefinele pentru a construi polialfaolefine (PAO). „Poly” inseamna „multi”. Produsul final este un ulei de baza sintetic PAO, folosit pentru a produce ulei de motor sintetic.
Prin construirea produsului finit din molecule pure si uniforme, uleiurile sintetice raman fluide la temperaturi sub zero grade, pentru o pornire mai usoara si o protectie mai buna la pornire, rezista evaporarii la caldura extrema, ofera o protectie mai buna la uzura si dureaza mai mult. Data fiind superioritatea lor, este usor de inteles de ce uleiurile sintetice incepusera sa capete popularitate chiar inainte de razboi.
Insa punctul de cotitura a venit abia cand razboiul a oprit livrarile de petrol in mai multe tari, in special Germania, Franta si Japonia. Dezastrul de la Stalingrad, impreuna cu lipsa titeiului, au fortat Germania nazista sa intreprinda un efort intens pentru a gasi alternative la petrol.
Zorn si colegii sai au investigat o gama larga de formule chimice de baza, multe provenite din carbune si din alte surse bio. Germania a evaluat peste 3.500 de esteri sintetici intre 1938 si 1944, o evolutie cheie in istoria uleiului sintetic. Performanta lor superioara i-a adus in centrul atentiei tehnologiei germane pentru lubrifianti sintetici in ultimii ani ai razboiului.
Intre timp, in America, WA Zinsman a demarat un program de cercetare mai limitat in materie de uleiuri sintetice la Naval Research Laboratory intre 1942 si 1945. Rezultatul a fost dezvoltarea primelor uleiuri de baza sintetice diester, o contributie notabila la istoria uleiului sintetic.

Sinteticele iau avant

Cerintele crescute in materie de performanta ale motoarelor de aeronave au contribuit la dezvoltarea uleiului sintetic in timpul razboiului. Dar aparitia motoarelor cu turbine cu gaze in aviatie, la sfarsitul celui de-al Doilea Razboi Mondial si in perioada postbelica, a adus materialele sintetice in prim-plan. Uleiurile conventionale nu erau capabile sa ofere protectia la temperaturi extreme necesara aeronavelor cu reactie. Numai materialele sintetice puteau oferi protectia necesara pentru a rezista zborului supersonic.

Nascut pentru zbor

Primul care a inteles acest lucru a fost Al Amatuzio, locotenent-colonel si comandant de escadrila din Garda Nationala Aeriana din Minnesota, care a experimentat beneficiile lubrifiantilor sintetici in aeronava cu reactie din escadronul sau.
Vazand uleiul sintetic in actiune, Amatuzio s-a intrebat de ce nu este folosit si pentru automobile, fiind convins ca aceleasi beneficii de performanta ar putea fi aplicate vehiculelor si echipamentelor de care oamenii depind in fiecare zi pentru munca si deplasari obisnuite.
Cand Amatuzio a inceput sa cerceteze uleiul sintetic, in anii 1960, calitatea uleiului de motor era slaba si motoarele nu durau mult.
Uleiurile moderne de atunci erau susceptibile de a se descompune la caldura mare si au contribuit in mare masura la pornirea grea pe vreme rece. Gigantii industriei petroliere au considerat ca uleiurile conventionale sunt suficient de bune si au considerat ca uleiul sintetic nu este necesar pentru masinile de pasageri.
Amatuzio s-a angajat intr-o perioada intensa de cercetare si dezvoltare si a experimentat diverse formulari. A studiat chimia si a invatat despre aditivi, iar in 1966 a ajuns sa formuleze primul sau ulei de motor sintetic. Pentru a-si testa formula, i-a cerut unuia dintre pilotii sai sa o foloseasca in noul sau automobil Ford break din 1966.
La sfarsitul anilor 1960, Amatuzio a continuat sa dezvolte si sa vanda uleiuri sintetice sub o varietate de denumiri. Pana in 1968, uleiul sau sintetic de motor era deja comercializat. Pe 23 mai 1969 a inregistrat „Life-Lube, Inc.” si a continuat sa vanda comercial diverse formule de ulei de motor sintetic.
Pana in 1970, Amatuzio s-a hotarat pe o singura formula si si-a redenumit compania „AMZOIL” – o combinatie intre numele sau si “oil” (ulei), care a fost ulterior schimbata in „AMSOIL”.

Primul ulei sintetic clasificat API

Pentru a castiga increderea soferilor, uleiul de motor sintetic trebuia sa respecte standardele de performanta ale industriei, stabilite de Institutul American al Petrolului (API) si Societatea Inginerilor Auto (SAE).
In 1972, Amatuzio a trimis uleiul de motor sintetic AMSOIL la un laborator tert acreditat, unde a fost supus unei serii de teste industriale, astfel ca uleiul sintetic AMSOIL a devenit primul ulei de motor sintetic din lume care a indeplinit cerintele API. A depasit din toate punctele de vedere uleiurile de motor conventionale pe baza de petrol, anuntand o noua era in performanta lubrifiantilor si durata de viata a motorului, marcand in acelasi timp o realizare de referinta in istoria uleiului sintetic.

Urmatorii pasi

Desi in prima instanta marile companii de ulei si producatorii de automobile ai vremii au considerat ca performantele uleiuiul AMSOIL sunt daunatoare vanzarilor continue si erau multumiti de situatie asa cum era pana la acel moment, in 1974 regele industriei petroliere, Mobil, a acceptat si a introdus uleiul sintetic.
Beneficiile uleiului de motor sintetic au cucerit incet incet industria auto. Lubrifiantii sintetici au castigat popularitate datorita capacitatii lor de a rezista la caldura intensa, ca si la presiunea si stresul motoarelor moderne de inalta tehnologie.
Chevron a introdus un ulei sintetic in 1990, in timp ce Valvoline i-a urmat exemplul in 1992. In cele din urma, fiecare producator important de ulei a introdus un ulei sintetic propriu.
Aceleasi companii care considerasera cu cateva decenii in urma uleiul conventional „suficient de bun”, aveau sa adopte in curand lubrifiantii sintetici, ca un factor favorizant al unor niveluri mai inalte de performanta, pe care nimeni nu le credea posibile inainte.

Sursa foto; Freepik.com

Foto: freepik