Butandiolo: composti, applicazioni, mercato

Il butandiolo è un alcool bivalente derivato dal butano. Se ne conoscono diversi isomeri a seconda della posizione in cui si trovano i gruppi ossidrile. L’1,4-butandiolo (conosciuto con la sigla BDO) è uno dei quattro isomeri stabili; è un composto organico liquido incolore dalla consistenza viscosa, ed è un importante intermedio chimico per ottenere diversi composti.

Classificazione dei composti a base di butandiolo 

Tetraidrofurano (THF) e politetraidrofurano (politetrametilen glicole – PTMEG) 

Il butandiolo viene utilizzato nella produzione di tetraidrofurano (THF) e il relativo polimero politetraidrofurano, detto anche politetrametilen glicole (PTMEG), disponibile commercialmente a basso peso molecolare medio (250 – 3.000 daltons), che, a sua volta, può essere ulteriormente processato ad ottenere polimeri ad elevato peso molecolare (40.000 daltons e oltre).

Il tetraidrofurano viene prodotto industrialmente per disidratazione dell’1,4 – butandiolo in presenza di acido p-toluensolfonico. Il tetraidrofurano, a sua volta, in presenza di acidi forti e per azione di catalizzatori, si polimerizza dando luogo alla formazione di tetrametilene etilen glicole (PTMEG).

L’utilizzo principale del PTMEG (o politetraidrofurano) è nella produzione di fibre sintetiche di poliuretano (spandex o elastan). L’elastan o spandex viene prodotto per filatura: esistono due principali processi di filatura: filatura a secco (dry spinning) e filatura a umido (wet spinning). La filatura a secco è quella più cost effective e le fibre così ottenute offrono il miglior recupero elastico; pertanto, tale processo è di gran lunga il più utilizzato (circa il 90% della produzione totale).

Le fibre sintetiche poliuretaniche sono molto utilizzate per elasticizzare i tessuti; trovano quindi applicazioni in svariati settori: abbigliamento (calze e collant, tute varie, maglieria e corsetteria, cinture, costumi da bagno, pantaloni da sci, jeans eccetera), applicazioni sanitarie (bende elastiche, pannolini, calze per uso chirurgico eccetera), arredamento per la casa (copri divani, copritavoli eccetera).

Tali elastomeri sono o poliuretani ottenuti facendo reagire PTMEG con di- isocianati, o poliesteri ottenuti per reazione di PTMEG con di-acidi e relativi derivati. Il polimero è anche un importante materiale di partenza per poliuretani termoplastici, poliesteri termoplastici, polieteramidi, e, in generale, composti del poliuretano vari per utilizzi particolari, quali ruote di pattini e skateboards.

Polibutilentereftalato (PBT) 

Il butandiolo viene usato come intermedio per la produzione di polibutilentereftalato (PBT). L’impiego prevalente del PBT è nell’industria automobilistica per componenti sia meccanici che elettronici: particolari di carrozzeria, parti sotto-cofano, alloggiamento di specchietti retrovisori, cruscotti, componenti del dispositivo di avviamento motore, sistemi di avvertimento anticollisione, parabole porta-fanali, porta-batterie, meccanismi elettrici vari.

Altri impieghi del PBT sono nell’industria meccanica (es. particolari di ingranaggi, alloggiamenti di valvole a farfalla, molle, ECC), nell’industria elettronica (es. connettori, tastiere di stampanti, condensatori, interruttori, componenti per elettrodomestici, articoli porta-lampade eccetera), nell’industria tessile per la produzione di filamenti per articoli di maglieria e biancheria intima, ed altri impieghi vari (es. articoli per la casa e il tempo libero, particolari di giocattoli eccetera).

Gamma butirro lattone (GBL) 

Il butandiolo entra nella preparazione del gamma butirro lattone (GBL): quest’ultimo viene utilizzato principalmente come intermedio nella produzione di altri prodotti chimici, quali ad esempio l’1-metil-2-pirrolidone, da cui si ottiene il polimero polivinilpirrolidone; quest’ultimo viene utilizzato a sua volta in numerose applicazioni farmacologiche, mediche, cosmetiche e industriali

Poliuretano (PU) 

Essendo un poliolo, il butandiolo può essere utilizzato per ottenere direttamente poliuretano per reazione con di-isocianato. Attraverso l’appropriata selezione di isocianato e poliolo le caratteristiche dei poliuretani ottenuti variano notevolmente: da schiume flessibili soffici e morbide, a sistemi poliuretanici espansi microcellulari molto resistenti a sollecitazioni da flessione utilizzati per esempio nelle suole di scarpe, alle schiume rigide caratterizzate da eccellenti proprietà di isolamento termico.

Gli impieghi del poliuretano sono numerosi: arredamento (materassi, poltrone, cuscini, divani, tappezzeria in genere); industria automobilistica e dei trasporti (imbottiture di sedili, paraurti, cruscotti, braccioli, poggiatesta, piani porta-oggetti, imbottiture varie), edilizia (isolamento termico e acustico), industria calzaturiera (suole di scarpe, scarpe sportive, da trekking e da montagna, ciabatte da mare eccetera), applicazioni nell’isolamento tecnico (componenti per frigoriferi, congelatori, trasporto refrigerato, isolamento di tubazioni e altre parti nell’industria chimica e alimentare), cuoio sintetico, guarnizioni di tenuta, cinghie, elementi antivibrazioni, ed altri ancora.

Il butandiolo viene infine utilizzato nella produzione di PVC.

Le applicazioni del butandiolo 

La gamma di prodotti chimici ottenibili dal butandiolo è pertanto molto ampia ed utilizzabile in svariate applicazioni: fibre sintetiche, tecnopolimeri, cuoio artificiale, plastificanti, oltre che in settori non strettamente legati al mondo delle plastiche, quali pesticidi, solventi, agenti di rimozione della ruggine, prodotti per cosmesi e industria farmaceutica, additivi e ausiliari per industria tessile; in ogni caso l’utilizzo nella produzione di materie plastiche, fibre elastiche e poliuretani e prodotti similari è ampiamente prevalente. In particolare, la produzione di tetraidrofurano (PTMEG) rappresenta l’utilizzo più importante del butandiolo, seguita dal PBT.

Il mercato del butandiolo 

Il consumo mondiale di butandiolo è stato, nel 2018, di circa 3,2 milioni di tonnellate con un tasso di crescita del 7,9% medio annuo nell’arco dell’ultimo decennio, con un brusco rallentamento negli ultimi anni.

Nonostante la forte crescita della domanda, il prezzo del butandiolo è andato diminuendo notevolmente nel corso degli ultimi anni, risultando all’incirca dimezzato all’inizio del 2019 rispetto a 4 – 5 anni fa; ciò è dovuto essenzialmente all’eccesso di capacità produttiva installata, soprattutto in Cina, cui si è aggiunta ultimamente l’innescarsi della recessione globale, che ha ovviamente penalizzato un po’tutti i settori di utilizzo del butandiolo.