Diferenças entre propilenoglicol e etilenoglicol

O propilenoglicol (PG) e o etilenoglicol (EG) parecem quase intercambiáveis. Ambos são líquidos incolores, ligeiramente viscosos e com um leve sabor adocicado. Ambos são totalmente miscíveis com água e funcionam como solventes e depressores do ponto de-congelamento. Eles aparecem em muitas das mesmas aplicações: anticongelante, fluidos de degelo, sistemas-de transferência de calor, síntese de poliéster.

A única coisa que realmente os separa é a toxicidade. O EG é gravemente tóxico e um tóxico para o desenvolvimento confirmado pela Proposta 65 da Califórnia. O PG é geralmente reconhecido como seguro (GRAS) pelo FDA para uso alimentar, com um LD50 oral em torno de 20 g/kg, o que o coloca aproximadamente na mesma classe de toxicidade do sal de cozinha. Tenha esses dois fatos em mente e o resto desta comparação se encaixará.

A química é tão semelhante que a escolha quase nunca se resume ao desempenho. É principalmente sobre onde o material irá parar e quem poderá entrar em contato com ele. Este artigo aborda a química, propriedades, aplicações, perfil de segurança, condições de armazenamento e pegada ambiental de cada composto, lado a lado.

1. Visão geral da identidade química

Ambos os compostos são dióis vicinais, o que significa que os dois grupos hidroxila ficam em carbonos adjacentes. Esse detalhe estrutural é o que lhes confere um comportamento solvente semelhante. As diferenças (um carbono extra no PG, mais o álcool secundário assimétrico) determinam as diferenças nas propriedades físicas, metabolismo e toxicidade que serão apresentadas posteriormente neste artigo.

2. Propriedades Físicas

Os dois glicóis compartilham a maioria das propriedades físicas porque suas arquiteturas moleculares são muito semelhantes. As diferenças que importam, porém, são reais e orientam muitas decisões-de casos de uso.

A conclusão prática: o EG tem melhor viscosidade, melhor condutividade térmica e menor custo por unidade de depressão do ponto de-congelamento. O PG tem vantagem para trabalhos em-baixa temperatura (qualquer coisa abaixo de -20 graus) e para qualquer aplicação regida por regulamentações alimentícias ou farmacêuticas.

3. Comportamento Químico e Reatividade

Ambos os glicóis se comportam como solventes próticos polares. Eles dissolvem uma ampla gama de compostos orgânicos polares e moderadamente polares, aceitam ligações de hidrogênio e atuam como plastificantes suaves. Eles também compartilham a maior parte da química posterior:

• A esterificação com ácidos carboxílicos dá mono- e di-ésteres. Os ésteres PG, principalmente com ácidos graxos, são emulsificantes comuns de qualidade alimentar. A esterificação do EG com ácido tereftálico é como o PET é feito.
• A eterificação com álcoois dá éteres glicólicos (PGME, EGME e outros), usados ​​como solventes coalescentes em revestimentos e tintas de impressão.
• A oxidação por oxidantes fortes (cromatos, ácido nítrico, percloratos) deve ser evitada durante o armazenamento.
• A decomposição térmica acima de aproximadamente 300 graus produz vapores inflamáveis ​​e fumaça acre (acetaldeído, ácido acético, CO).

Incompatibilidades compartilhadas: oxidantes fortes, agentes redutores fortes, isocianatos, ácido clorossulfônico, hipoclorito de sódio.

4. Aplicações

4.1 Principais usos do propilenoglicol

1. Alimentos (E-número E1520). Umectante em produtos de panificação, portador de sabor em bebidas, plastificante em gomas de mascar. Aprovado pela FDA sob 21 CFR 184.1666, pela EFSA e pela JECFA.
2. Farmacêutica (grau USP/EP). Excipiente em formulações orais, tópicas e injetáveis, também um solvente transportador para APIs-insolúveis em água. O próprio PG é um ingrediente ativo em alguns medicamentos (aparece como diluente da nitroglicerina, por exemplo).
3. Cosméticos e cuidados pessoais. Hidratante em loções, xampus, desodorantes; solvente para fragrâncias.
4. E-líquidos para cigarros/vaporizadores. A base dominante para soluções de nicotina. Ele carrega bem o sabor e dá um toque mais suave na garganta do que o glicerol.
5. Anticongelantes e descongeladores{0}}de contato com alimentos. Fábricas de laticínios, cervejarias, linhas de água potável, em qualquer lugar onde seja possível contato humano acidental.
6. Fumaça de palco e neblina teatral. Vaporizado para produzir um aerossol de baixa{1}}irritação para shows, sets de filmagem e treinamentos-de incêndio.
7. Resinas de poliéster insaturadas. Um bloco de construção para compósitos marítimos e de construção.
8. Alimentos para animais de estimação e rações para animais. Retenção de umidade e palatabilidade.

4.2 Principais usos do etilenoglicol

1. Anticongelante automotivo e líquido refrigerante do motor. Aproximadamente metade da demanda global por EG vai para cá. Normalmente misturado 50/50 com água mais um pacote-inibidor de corrosão.
2. Fibra de poliéster e resina PET. A maior aplicação individual, mais de 60% da demanda total. O PET acaba em garrafas, têxteis e filmes de embalagens.
3. Fluidos de transferência-de calor industrial. HVAC, resfriamento de processos, circuitos geotérmicos, coletores solares térmicos, pistas de gelo.
4. Fluidos de degelo. Pistas de aeroportos, aeronaves, sistemas rodoviários. Frequentemente misturado com PG próximo aos terminais para reduzir o risco de toxicidade.
5. Fluidos hidráulicos e de freio. Geralmente como um componente de-éter glicol.
6. Intermediário químico. Ácido oxálico, éteres glicólicos, morfolina, 1,4-dioxano.
7. Tintas de impressão, corantes, produtos químicos para couro. Transportador de solvente.
8. Explosivos e munições. Agente gelatinizante para nitrocelulose.

4.3 Onde a escolha realmente importa

Três áreas sobrepostas são aquelas onde os erros tendem a acontecer:

• Anticongelante e descongelantes. O PG pertence a zonas de contato-com alimentos ou ambientalmente sensíveis. EG é o padrão industrial.
• Fluidos-de transferência de calor. Por exemplo, quando a toxicidade é controlada e o custo é importante. PG quando os vazamentos puderem atingir alimentos, água potável ou espaços públicos.
• Resinas de poliéster. GE domina PET. O PG aparece apenas em poliésteres insaturados especiais.

5. Segurança e Toxicidade

A toxicologia é o que separa esses dois materiais. Mesmo quando a química diz “intercambiável”, o perfil de segurança geralmente não o diz.

5.1 Propilenoglicol

Toxicidade oral aguda (DL50, rato): cerca de 20.000 mg/kg. Classificado como "praticamente não-tóxico".

• Status da FDA: GRAS para alimentos (21 CFR 184.1666).
• Destino metabólico: metabolizado pela álcool desidrogenase em ácido láctico e ácido pirúvico, ambos intermediários normais do metabolismo dos carboidratos. Limpo rapidamente.
• Irritação cutânea e ocular: leve. Não é um sensibilizante em concentrações típicas de uso.
• Inalação: baixo risco. Altas concentrações de aerossol podem irritar levemente o trato respiratório.
• Uso terapêutico: ingrediente ativo ou excipiente em muitos medicamentos-orais, tópicos e injetáveis ​​aprovados pela FDA.
• Preocupações com-dose repetida: doses muito altas, acima de cerca de 1 g/kg/dia por via oral, podem causar acidose láctica em indivíduos suscetíveis. Raro e bem acima da exposição industrial típica.

5.2 Etilenoglicol

• Toxicidade oral aguda (LD50, rato): cerca de 4.700 a 7.712 mg/kg dependendo do estudo.
• Dose letal humana: estimada em 1,4 a 1,6 mL/kg de peso corporal. Para um adulto, cerca de 100 mL. Para uma criança pequena, cerca de 10 mL são suficientes.
• Via metabólica: oxidado pela álcool desidrogenase em glicolaldeído, depois em ácido glicólico, ácido glioxílico e, finalmente, ácido oxálico. O oxalato precipita como cristais de oxalato de cálcio nos túbulos renais e causa insuficiência renal aguda 24 a 72 horas após a ingestão.
• Sintomas agudos (30 minutos a 12 horas após a ingestão): náuseas, vômitos, dor abdominal, fala arrastada, ataxia, nistagmo, acidose metabólica, hipocalcemia (consequência da precipitação de oxalato de cálcio). Os casos graves evoluem para convulsões, coma e morte.
• Antídoto específico: fomepizol (4-metilpirazol) ou etanol. Ambos bloqueiam a álcool desidrogenase e previnem a formação de metabólitos tóxicos. Casos graves também necessitam de hemodiálise.
• Absorção pela pele: significativa. EG penetra facilmente na pele. O contato prolongado ou repetido com roupas ou luvas contaminadas pode causar toxicidade sistêmica.
• Limites de exposição por inalação: teto OSHA de 50 ppm (125 mg/m³). ACGIH TLV-TWA 25 ppm (fração de vapor). NIOSH REL também 25 ppm.
• Sabor doce: um importante fator de risco para ingestão acidental por crianças, animais de estimação e animais selvagens.
• Classificação GHS: Categoria de Toxicidade Aguda 4 (oral, H302); Toxicidade para órgãos-alvo específicos, exposição repetida, categoria 2 (H373).
• Toxicidade reprodutiva: listado na Proposição 65 da Califórnia como tóxico para o desenvolvimento desde junho de 2014.

5.3 Visão geral da toxicidade

6. Armazenamento e Manuseio

6.1 Propilenoglicol

• Recipientes recomendados: aço inoxidável (304/316), aço carbono com revestimento epóxi, plástico HDPE, alumínio apenas para curto prazo.
• Temperatura de armazenamento: 10 a 35 graus é o ideal prático. O PG superresfria, para que possa permanecer líquido bem abaixo de seu ponto nominal de congelamento. O congelamento não danifica o produto, mas aumenta o volume em cerca de 1,5%, portanto deixe espaço livre.
• Proteção contra umidade: crítica. O PG é higroscópico e retira água do ar úmido, diluindo a concentração e alterando o ponto de congelamento. Mantenha os recipientes bem fechados. A cobertura de nitrogênio vale a pena para armazenamento a granel.
• Prazo de validade: 24 meses na embalagem original lacrada, 12 meses após aberta.
• Incompatibilidades: oxidantes fortes (percloratos, dicromatos, ácido nítrico concentrado), agentes redutores fortes, isocianatos.
• EPI para manuseio rotineiro: luvas nitrílicas, óculos de segurança, jaleco. A higiene industrial padrão é suficiente.

6.2 Etilenoglicol

• Recipientes recomendados: aço inoxidável, aço carbono, tambores de aço revestidos, HDPE. Evite alumínio puro; O EG reage com o alumínio ao longo do tempo, especialmente com o calor, e gera gás hidrogênio.
• Temperatura de armazenamento: 10 a 40 graus. O ponto de congelamento é -12,9 graus. O EG congelado expande o volume em cerca de 1,6%, portanto deixe pelo menos 10% de espaço livre em tambores armazenados em armazéns sem aquecimento em climas frios.
• Proteção contra umidade: menos crítica do que com PG, mas ainda necessária para manter a pureza intacta.
• Prazo de validade: 24 meses selado, 12 meses depois de aberto.
• Incompatibilidades: oxidantes fortes, ácidos fortes, hipoclorito de sódio, ácido clorossulfônico, oleum. Irá corroer o aço carbono simples em altas temperaturas.
• EPI para manuseio de rotina: luvas de nitrila ou neoprene com pelo menos 8 mil de espessura (EG penetra em nitrila fina), óculos de proteção contra respingos, avental químico, calçado-fechado resistente a produtos químicos-. Proteção respiratória se a ventilação for inadequada.
• Resposta a derramamentos: não use serragem ou outros absorventes combustíveis.Contenha com um absorvente inerte, como areia, vermiculita ou perlita. Lave os resíduos com bastante água e evite a entrada em esgotos, águas superficiais ou subterrâneas.
• Contenção secundária: exigida para armazenamento a granel de acordo com a maioria das regulamentações ambientais (40 CFR 264.175 nos EUA, Diretiva da UE 96/82/EC).

7. Impacto Ambiental

7.1 Biodegradabilidade

O PG é facilmente biodegradável. Os testes OCDE 301B e 301F mostram mais de 70% de evolução de DBO/CO₂ em 28 dias em condições aeróbicas. A biodegradação anaeróbica também está documentada.

EG também é facilmente biodegradável. A evolução do CO₂ da OCDE 301B atinge 90% em 28 dias. A via de degradação (glicolaldeído em ácido glicólico e CO₂) está bem caracterizada.

7.2 Toxicidade aquática

PG: A CL50 para Pimephales promelas (96 h) está acima de 46.500 mg/L, o que é considerado praticamente não-tóxico para os peixes. CE50 para Daphnia magna (48 h) está acima de 43.500 mg/L.

EG: LC50 para Pimephales promelas (96 h) varia de 18.000 a aproximadamente 100 mg/L em todos os estudos. Isso o coloca no grupo “não extremamente tóxico” de acordo com os critérios padrão, mas a ingestão por animais selvagens, animais de estimação e pássaros ainda é uma preocupação-do mundo real. EC50 para Daphnia magna (48 h) é de cerca de 46.000 mg/L.

7.3 Bioacumulação

Ambos os compostos possuem um log Kow em torno de -1,4 a -1,9, lipofilicidade muito baixa. Nenhuma bioacumulação esperada nas cadeias alimentares aquáticas ou terrestres.

7.4 Pegada de carbono (do berço-ao-portão, indicativo)

Graus-de base biológica de ambos os compostos estão disponíveis comercialmente nos principais fornecedores. Eles reduziram a pegada de carbono em 40 a 60%, mas custam cerca de 1,5 a 2,5 vezes mais que os equivalentes petroquímicos.

7.5 Situação regulatória

8. Resumo-lado a-lado

9. Como decidir entre PG e EG

A decisão raramente é sobre desempenho. Ambos os glicóis são excelentes solventes e depressores do ponto de-congelamento. A decisão quase sempre envolve restrições regulatórias, de segurança e de uso-final.

• Se o fluido puder entrar em contato com alimentos, bebidas, produtos farmacêuticos, cosméticos ou água potável, escolha PG. Não há substituto aceitável para o propilenoglicol nessas aplicações.
• Se a aplicação for automotiva, transferência de calor industrial em grande-escala ou síntese de poliéster, EG é o padrão econômico, com controles de engenharia adequados em vigor para toxicidade.
• Se a aplicação envolver potencial contato humano, animais de estimação, vida selvagem ou áreas ambientalmente sensíveis, o PG é a escolha certa, mesmo com custos mais elevados.
• Se a aplicação for puramente industrial e orientada-pelo custo (resfriamento-de circuito fechado em uma fábrica de produtos químicos, por exemplo), o EG funciona, com controles adequados de contenção e descarte secundários.
• Se você precisar de um ponto de congelamento abaixo de -20 graus, o PG vence, já que o EG puro congela a -12,9 graus. As misturas EG-água podem diminuir, mas precisam de controle e verificação cuidadosos da proporção.

10. Perguntas frequentes

Qual é a principal diferença entre propilenoglicol e etilenoglicol?

Toxicidade. PG é GRAS para contato com alimentos, com LD50 oral em torno de 20.000 mg/kg. O EG é agudamente tóxico, com dose letal humana em torno de 1,4 mL/kg de peso corporal, sendo necessário um antídoto específico (fomepizol ou etanol) caso alguém seja envenenado.

Posso usar etilenoglicol em um sistema-de qualidade alimentar?

Não. O EG não é aprovado para contato com alimentos de acordo com o FDA 21 CFR, EFSA ou a maioria das regulamentações nacionais-de segurança alimentar. Somente grau PG, USP ou FCC deve aparecer em qualquer sistema com potencial contato com alimentos ou água-potável.

O propilenoglicol é biodegradável?

Sim. O PG é facilmente biodegradável em condições aeróbicas e anaeróbicas, atingindo mais de 70% de remoção de DBO/CO₂ em 28 dias, de acordo com os testes 301 da OCDE.

Por que o etilenoglicol é usado no anticongelante de automóveis se é tão tóxico?

O EG tem a melhor combinação de baixo custo, baixa viscosidade, alto ponto de ebulição e boas propriedades-de transferência de calor. Os sistemas automotivos são projetados como circuitos fechados com descarte adequado, mas derramamentos e descarte inadequado criam riscos ambientais e de segurança contínuos, um dos motivos pelos quais o PG é cada vez mais usado no manuseio-de alimentos e em aplicações ambientalmente sensíveis.

O propilenoglicol e o etilenoglicol podem ser misturados?

Eles são quimicamente miscíveis, mas misturá-los não é uma boa ideia. A mistura não se qualificaria para certificação-de qualidade alimentar, e a toxicidade da mistura é dominada pelo componente EG. Não há razão industrial para combiná-los.

Qual glicol tem um ponto de congelamento mais baixo?

PG, por muito. O ponto de congelamento do PG é de -59 graus, contra -12,9 graus do EG puro. As misturas EG-água podem atingir pontos de congelamento mais baixos (até cerca de -50 graus com aproximadamente 60% EG), mas isso requer um controle cuidadoso da proporção e verificação do ponto de congelamento.

Que tipo de propilenoglicol devo usar para aplicações alimentícias?

Grau USP (Farmacopeia dos Estados Unidos) ou grau FCC (Food Chemicals Codex). Ambos atendem a limites rígidos de metais pesados, solventes residuais e contaminação microbiana.

Que tipo de etilenoglicol devo usar para refrigerantes industriais?

MEG de grau-industrial (pelo menos 99,5% de pureza) para sistemas de transferência de calor-industriais de circuito-fechado ou EG de grau-anticongelante com um pacote de inibidor de corrosão-pré{5}}misturado para trabalhos automotivos.

Este artigo substitui a Ficha de Dados de Segurança do fornecedor?

Não. Os números aqui vêm de fontes regulatórias disponíveis publicamente e servem como uma comparação geral, e não como um substituto-da FDS do seu fornecedor. Sempre verifique a FDS atual do produto e classe específicos antes de manusear, armazenar ou descartar qualquer composto.

11. Conclusão

PG e EG são dióis quimicamente semelhantes, mas têm aplicações diferentes e não devem ser tratados como intercambiáveis. O PG é comumente selecionado para aplicações que envolvem potencial contato humano ou ambiental, incluindo alimentos, produtos farmacêuticos, cosméticos, sistemas de água potável e degelo. O EG é amplamente utilizado em aplicações anticongelantes, produção de poliéster e transferência de calor-industrial, onde sua toxicidade pode ser controlada por meio de manuseio adequado e medidas de segurança.

A escolha entre PG e EG depende principalmente da aplicação, dos requisitos de segurança, das necessidades de desempenho e do custo geral. Para aplicações onde a toxicidade é uma grande preocupação, o PG é geralmente a opção preferida. Para aplicações industriais onde o desempenho e o custo são as principais considerações, o EG é frequentemente mais adequado.