Kalsiumformiaatti
Kalsiumformiaatti on muurahaishapon kalsiumsuola, jota käytetään EU:ssa säilöntäaineena eläinten rehuissa E-koodilla E238, muttei ihmisille tarkoitetuissa elintarvikkeissa.[5]
| Kalsiumformiaatti | |
|---|---|
 |
|
| Tunnisteet | |
| CAS-numero | |
| Ominaisuudet | |
| Kemiallinen kaava | Ca(HCO2)2 |
| Moolimassa | 130.113 g/mol |
| Ulkomuoto | valkoinen kiteinen jauhe tai valkokeltainen kiteinen aine[1] |
| Tiheys | 2.02[2] g/cm³ |
| Sulamispiste | Hajoaa 300 °C:ssa (573.15 K)[2] |
| Liukoisuus |
veteen 16.1 g/100 g (0 °C) 18.4 g/100 g (100 °C) metanoliin 0.27 g/100 g (15 °C) 0.23 g/100 g (66 °C)[3] |
Kalsiumformiaatti on palamaton ja muodostaa ortorombisia kiteitä. Aineen haju on vienon etikkahappomainen.[6] Aine on vakaa huoneenlämmössä.[5]
Käyttö
Kalsiumformiaattia on käytetty vuosikymmeniä ja käytetään edelleen mm. EU:ssa säilöntäaineena eläinten rehuissa. Aineella happamoidaan rehuja ja tämä pidentää niiden säilyvyyttä. Kalsiumformiaattia tarvitaan likimain 15 g per rehukilo, jotta rehun pH-arvo laskee yhdellä yksiköllä. 15 g per kg pitoisuus rehuissa on EU:ssa enimmäissuositus – pitoisuutta pidetään turvallisena sioille, kanoille, märehtijöille ja monille kaloille. Kalsiumformiaatti estää mm. E. coli-, Pseudomonas aeruginosa-, Staphylococcus aureus- ja Enterococcus hirae-bakteerien kasvua. Myös Aspergillus niger-homeen ja Candida albicans-hiivan kasvu hidastuu aineen vaikutuksesta. Rehukäytössä aine ei ole ympäristölle haitallinen.[5]
Nahkojen parkitsemisessa kalsiumformiaattia käytetään aineena, joka nopeuttaa parkitsemissa usein käytetyn kromin imeytymistä nahkaan.[3]
Kalsiumformiaattia käytetään sementtipohjaisissa rakennusmateriaaleissa pakkasenkestävänä lisäaineena ja kiihdyttimenä, jonka avulla voidaan nopeuttaa materiaalin kovettumista. Aineen lisäys vähentää sementin metallien hapettumista ja jauhemaisen pinnan muodostumista kuivuneeseen sementtiin. Kipsilevyissä aine toimii palonsuoja-aineena.[3]
Ureaan sekoitettua kalsiumformiaattia käytetään jäänsulatusaineena, joka syövyttää terästä ja sementtiä vähemmän kuin monet muut jäänsulatusaineet.[3]
Tutkimus
Kalsiumformiaattin on tutkittu soveltuvan ihmisille turvalliseksi kalsiumlisäksi. Aine imeytyy paljon paremmin kuin perinteiset kalsiumlisät kuten kalsiumkarbonaatti ja kalsiumsitraatti.[7] Eräässä tutkimuksessa kapseloidut 3.9 g kerta-annokset kalsiumformiaattia eivät aiheuttaneet haittavaikutuksia. Kerta-annoksissa oli 1200 mg kalsiumia. Koehenkilöiden veren formiaattipitoisuudet kasvoivat, mutta eivät merkittävästi, sillä formiaatti metabolisoitui nopeasti.[8] Jatkotutkimuksissa vaurioita esim. näköhermoissa ei ole vastaavilla annoksilla havaittu, jollaisia ilmenee metanolimyrkytyksissä – muurahaishappo on formaldehydin ohella pääasiallinen metanolin hajoamistuote.[9]
Kalsiumformiaattia voitaisiin käyttää poistamaan ympäristölle haitallisia (kts. happosade) rikkioksideja (SOX) fossiilisten polttoaineiden palokaasuista esimerkiksi voimalaitoksissa. Ainetta lisätään kosteutetun kalsiumkarbonaatin joukkoon, joka reagoi polttolaitoksen puhdistusjärjestelmässä kalsiumformiaatin vaikutuksesta tehostetusti kipsiksi. Rikkioksidit siis jäävät kipsiin ympäristöön vapautumisen sijaan.[10]
Valmistus
Teollisesti kalsiumformiaattia valmistetaan usein trimetylolipropaanin synteesin sivutuotteena. Kalsiumin lähteenä käytetään hydratoitua kalkkikiveä (kalsiumhydroksidia). Butyyrialdehydi ja formaldehydi reagoivat emäskatalyytin läsnä ollessa vesiliuoksessa muodostaen epävakaan välituotteen, dimetylolibutanaalin (DIMBA:n). DIMBA reagoi formaldehydin kanssa muodostaen trimetylolipropaanin ja kalsiumformiaatin. Jälkimmäiset erotellaan reaktioseoksesta, niistä poistetaan kuumentamalla formaldehydijäämät ja lopuksi aines kuivataan.[5]
Kalsiumformiaattia voidaan myös valmistaa reagoimalla kalsiumhydroksidia ja häkää korkeassa lämpötilassa ja paineessa (esimerkiksi noin 180 °C ja 35 atm).[6][11] Lisäksi ainetta voidaan valmistaa kalsiumkloridista ja muurahaishaposta.[6]
Turvallisuus
Puhtaana jauheena kalsiumformiaatti ärsyttää vakavasti silmiä, muttei ihoa. Jauheen hengittäminen voi olla vaarallista.[5] Aine on pistävän makuinen ja ärsyttää suurissa pitoisuuksissa kudoksia. Liuokset, joissa kalsiumformiaatin pitoisuudet ovat suuria, aiheuttavat nieltäessä ruuansulatuselimistöön vakavia kudosvaurioita.[12]
LD50 rotilla on 2640 mg/kg suun kautta syötettynä ja 154 mg/kg verenkiertoon pistettynä.[3]
Lähteet
- Kalsiumformiaatti www.ilo.org. Viitattu 23.12.2018.
- WM Haynes: ”4”, CRC handbook of chemistry and physics, s. 55. 95. painos. CRC Press, 2014. ISBN 9781482208689.
- Calcium Formate Product Data (pdf) 2015. GEO Specialty Chemicals. Viitattu 11.2.2019.
- Calciumformiat GESTIS-Stoffdatenbank. Arkistoitu 24.12.2018. Viitattu 23.12.2018. (saksaksi)
- Scientific Opinion on the safety and efficacy of calcium formate when used as a technological additive for all animal species. EFSA Journal, marraskuu 2014, 12. vsk, nro 11. FEEDAP. doi:10.2903/j.efsa.2014.3898. Artikkelin verkkoversio.
- S Budavari, M O'Neil, A Smith: The Merck index, s. 1675. 12. painos. Whitehouse Station, NJ, USA: Chapman & Hall Electronic Pub. Division, 2000. OCLC: 46987702. ISBN 9781584881292.
- RP Hanzlik, SC Fowler, DH Fisher: Relative bioavailability of calcium from calcium formate, calcium citrate, and calcium carbonate. The Journal of Pharmacology and Experimental Therapeutics, kesäkuu 2005, 313. vsk, nro 3, s. 1217–1222. PubMed:15734899. doi:10.1124/jpet.104.081893. ISSN 0022-3565. Artikkelin verkkoversio.
- RP Hanzlik, SC Fowler, JT Eells: Absorption and elimination of formate following oral administration of calcium formate in female human subjects. Drug Metabolism and Disposition, helmikuu 2005, 33. vsk, nro 2, s. 282–286. PubMed:15547050. doi:10.1124/dmd.104.001289. ISSN 0090-9556. Artikkelin verkkoversio.
- MM Altaweel et al: Ocular and systemic safety evaluation of calcium formate as a dietary supplement. Journal of Ocular Pharmacology and Therapeutics, kesäkuu 2009, 25. vsk, nro 3, s. 223–230. PubMed:19456257. doi:10.1089/jop.2008.0128. ISSN 1557-7732. Artikkelin verkkoversio.
- Z Li et al: Effect of calcium formate as an additive on desulfurization in power plants. Journal of environmental sciences, 2017, 67. vsk, s. 89-95. doi:10.1016/j.jes.2017.06.023. ISSN 1001-0742. Artikkelin verkkoversio.
- E Egon, E Max: Process for producing formates of alkaline earth metals (US1920851A) patents.google.com. 1933. Viitattu 11.2.2019.
- DJ Scott, N van Wijk: Comparison in dairy cattle of mucosal toxicity of calcium formate and calcium chloride in oil. New Zealand Veterinary Journal, helmikuu 2000, 48. vsk, nro 1, s. 24–26. PubMed:16032113. doi:10.1080/00480169.2000.36153. ISSN 0048-0169. Artikkelin verkkoversio.