Katran: nastanek, proizvodnja, lastnosti in uporaba

Razkrivamo nastanek, proizvodnjo, lastnosti in varno uporabo katrana — od premoga in lesa do medicinske rabe ter tveganj zaradi rakotvornih snovi.

Katran je lepljiva črna tekočina iz gostega olja. Je naravna snov, ki se iz zemlje izloča na mestih, kot so katranske jame La Brea. Običajno se proizvaja s segrevanjem premoga v kemični napravi.

Katran je kompleksna zmes številnih organskih spojin, predvsem večjedrnih aromatskih ogljikovodikov (PAH), fenolov in heterocikličnih snovi. Fizikalno je temen, masten in viskozen — pri sobni temperaturi pogosto tekoč ali poltrden; pri višjih temperaturah postane bolj tekoč. Je praktično neraztopljiv v vodi in dobro raztopljiv v organskih topilih. V praksi ločimo različne oblike: premogov katran (coal tar), lesni katran (wood tar), naftni katran oziroma bitumen/asfalt; vsak se razlikuje po sestavi in uporabi.

Nastanek in naravni viri

Poleg industrijske proizvodnje katran v naravi nastaja pri razgradnji organskih snovi in ob iztoku nafte ali naftnih produktov iz zemeljskih rezervoarjev. Primer so katranske jame La Brea, kjer se na površju nabira naravni bitumen. Lesni katran nastaja pri suhi destilaciji lesa, premogov katran pa kot stranski produkt pri karbonizaciji premoga.

Proizvodnja

Največ katrana se pridobiva iz premoga kot stranski proizvod pri proizvodnji koksa, lahko pa tudi iz nafte, šote ali lesa. Pri "destruktivni destilaciji" tone premoga lahko nastane 700 kg koksa, 100 litrov amonijaka, 50 litrov premogovega katrana in 400 m³premogovega plina.

V industriji se premogov katran običajno loči s kondenzacijo hlapov iz koksarenskih peči. Nato se surovi katran destilira in frakcijsko razdeli na lažje frakcije (lahka olja), srednje oljne frakcije (vir za kemikalije, npr. naftalin) in težke frakcije (katran/pitch), ki se uporabljajo za izdelke, kot so katransko blago ali strešni materiali. Lesni katran nastaja v pečeh za suho destilacijo lesa, kjer se les brez dostopa zraka postopoma segreva in izloča tekočino.

Lastnosti

• Barva in stanje: temno rjavo do črno; viskozen ali trd (pitch) glede na sestavo in temperaturo.
• Vonj: izrazit, topen, aromatičen vonj po oglju ali zažganem lesu.
• Kemična sestava: mešanica PAH (npr. benzo[a]piren), fenolov, krezolov in drugih aromatskih spojin.
• Fizikalne lastnosti: hidrofoben, neprepusten za vodo, dobro oprime površine; topen v organskih topilih.

Uporaba

V preteklosti je bil katran eden od izdelkov plinarn, danes pa ima široko paleto industrijskih in tradicionalnih uporab:

• Izdelava strešnih in gradbenih materialov (strešna bitumna, hidroizolacije).
• Površinska obdelava in zaščita lesa, ključavničarska dela in tesnjenje ladijskih šivov (lesni katran in smole) — tradicionalna uporaba pri ladjedelništvu.
• Proizvodnja kemikalij: frakcije premogovega katrana so surovina za tako imenovane aromatske industrije (npr. naftalin, fenoli), iz katerih se izdelujejo barvila, farmacevtske surovine in druge organske spojine.
• V cestnem gradbeništvu: sodobni bitumini (naftni katran/bitumen) se uporabljajo za asfaltne mešanice pri polaganju in vzdrževanju cest.
• Medicinska uporaba: v nizkih koncentracijah se katran uporablja kot zdravilo za kožo (npr. pri zdravljenju psoriaze in dolgotrajnih dermatitisov ali kot sestavina šamponov proti prhljaju).

Varnost in okoljski vidiki

Nekoč je bil eden od izdelkov plinarn. Katran iz premoga ali nafte velja za strupenega. Zaradi visoke vsebnosti benzena povzroča raka. Poleg benzena je pomemben razlog za skrb tudi vsebnost PAH, od katerih so nekateri potrjeno kancerogeni. Mednarodne agencije za zdravila in zdravje (npr. IARC) klasificirajo nekatere katranove proizvode oziroma sestavine kot rakotvorne.

Izpostavljenost se lahko zgodi z vdihavanjem hlapov, s stikom kože ali zaužitjem. Zato pri industrijskem rokovanju veljajo strogi varnostni ukrepi: uporaba zaščitnih rokavic, oblačil, lokalno prezračevanje, nadzor temperature med segrevanjem in pravilno skladiščenje. Pri uporabi medicinskih pripravkov na osnovi katrana je pomembno upoštevati navodila zdravnika zaradi tveganja za kožno absorpcijo in daljnosežne učinke.

Okoljski tveganji vključujejo onesnaženje tal in voda z PAH po izlitjih ali uporabi nekaterih proizvodov. Remedijacije so lahko mehanične (izkop), termalne ali biološke (bioremediacija). V številnih državah so uvedene regulative ali omejitve glede uporabe premogovih katranov v javnih površinah (npr. prepoved nekaterih katranskih premazov na otroških igriščih) in nadzor emisij iz industrijskih virov.

Peči za katran

Peči za katran so peči za suho destilacijo, ki se v Skandinaviji uporabljajo za proizvodnjo katrana iz lesa. Zgrajene so bile blizu gozda, iz apnenca ali iz bolj primitivnih lukenj v zemlji. Dno je nagnjeno v odtočno luknjo, da se katran izliva ven. Les je razcepljen na velikost prsta in na gosto zložen, na koncu pa tesno prekrit z zemljo in mahom, da vanj ne pride zrak. Na vrhu se zloži in prižge ogenj. Po nekaj urah se katran začne izločati in to traja še nekaj dni.

Podobne tradicionalne metode so se uporabljale po vsem svetu za pridobivanje lesnega katrana in smol, ki so služili kot tesnilni in varovalni materiali pri gradnji čolnov, za premazovanje vrvi in v nekaterih primerih kot konzervans za les. Danes se za industrijsko proizvodnjo uporabljajo nadzorovane termične obdelave z vitkimi sistemi za kondenzacijo in čiščenje stranskih produktov.

Alternativni materiali in sodobne prakse

Zaradi zdravstvenih in okoljskih skrbi se v mnogih aplikacijah iščejo alternative tradicionalnim premogovim katranom: naftni bitumin z nižjo vsebnostjo škodljivih PAH, sintetični polimeri, bio-bitumini iz obnovljivih virov ali nekatere nekatere vodne ali polimerni tesnilci. Za medicinsko uporabo se uporabljajo standardizirane, kontrolirane formulacije z nadzorovanimi koncentracijami in jasno določenimi indikacijami.

Za varno ravnanje: hrani katran v zaprtih, označenih posodah, prepreči uhajanja v okolje, pri segrevanju uporabljaj nadzorovane postopke in osebno zaščito. Pri dolgotrajni profesionalni izpostavljenosti naj podjetja izvajajo monitoring zdravja delavcev in spremljajo okoljske emisije.

Vprašanja in odgovori

V: Kaj je katran?

V: Kako se običajno pridobiva katran?

V: Kateri drugi proizvodi nastanejo pri proizvodnji katrana iz premoga?

V: Ali katran velja za strupenega?

V: Kaj so peči za katran?

V: Kako uporabljate katransko peč?

Išči po črki