Minerální, polosyntetický, či syntetický motorový olej?

V běžném hovoru motoristů se často, či téměř výlučně, setkáváme s takovými názvy, které jsou obsaženy v nadpise tohoto článku. Problém je v tom, že takové pojmenování oleje je velmi zavádějící a neříká nic o kvalitě oleje či o vhodnosti jeho použití.

Motorové oleje se míchají ze základového oleje nebo směsi základových olejů, do nichž se přidávají koncentráty přísad (aditiv). Aditiva mají za úkol zlepšit mazací účinky motorových olejů, zejména za kritických podmínek. Další důležitou funkcí aditiv je udržet motor v čistotě (detergenty a dispersanty) a zamezit rychlému stárnutí olejů (antioxidanty). Kromě toho aditiva zabezpečují ještě další užitné vlastnosti motorových olejů. Prvořadou úlohou motorového oleje je především zabezpečit mazání motoru za různých teplotních podmínek, tj. v létě, v zimě, se studeným motorem či při jeho provozní teplotě. Nejdůležitějším parametrem je z tohoto hlediska viskozita oleje. Motorové oleje se vyrábí v několika viskozitních třídách SAE (Society of Automotive Engineers), k nejběžnějším patří např. SAE 15W-40, SAE 10W-40, SAE 5W-40 a pro nové modely některých automobilek i oleje SAE 0W-30. Pro zabezpečení požadované viskozitní úrovně motorových olejů každý výrobce používá několik typů základových olejů a jejich směsí. Rozhodujícím hlediskem je přitom cena a dostupnost vhodného základového oleje. Při výrobě základového oleje se výrobce vždy snaží použít takové základové oleje, které zajistí požadovanou viskozitní třídu a přitom jejich cena bude co nejnižší.
Po nezbytném úvodu se vrátíme k problematice minerálních, polosyntetických a syntetických motorových olejů. Rozlišení, zda se jedná o minerální či syntetický olej není tak jednoduché, jak se může zdát. Rozhodující pro tato označení je povaha základového oleje. V následujícím přehledu jsou vyjmenovány a popsány tři druhy základových olejů, které se dnes používají:

Rozpouštědlové rafináty

Toto jsou klasické minerální oleje s poměrně jednoduchou výrobní technologií. Rozpouštědlové rafináty se nazývají proto, že se vhodná ropná frakce (ropný destilát) rafinuje extrakcí vhodným rozpouštědlem. Tato rafinace má za cíl odstranění tepelně nestálých látek, které by při provozu oleje v motoru byly zdrojem rychlé tvorby karbonu a znečistění tepelně namáhaných míst motoru. Čím více je olej rafinován, tím je kvalitnější, ale od určitého momentu je nárůst kvality oleje doprovázen neúměrně vysokými výrobními náklady. Hloubka rafinace je tak kompromisem mezi kvalitou základového oleje a jeho cenou.
Z chemického hlediska mají rozpouštědlové rafináty poměrně velký obsah aromatických uhlovodíků, které jsou jedním z hlavních zdrojů tvorby karbonu a tím i znečištění motoru. Obsah aromatických uhlovodíků v těchto základových olejích se většinou pohybuje mezi 20 až 35 %. Rozpouštědlové rafináty jsou vůbec nejlevnější základové oleje.

Hydrokrakové oleje

Tyto základové oleje jsou vyráběny hydrogenační rafinací, tj. sycením vhodné ropné frakce vodíkem. Hydrokrakové oleje se vyznačují velmi nízkým obsahem aromatických uhlovodíků, většinou mezi 0 - 5 %, a téměř nulovým obsahem síry. Z těchto olejů lze vyrobit kvalitní motorové oleje, které jsou schopny udržet motor v požadované čistotě. Hydrogenační rafinace je ekonomicky náročnější než rozpouštědlová rafinace a cena hydrokrakových olejů je proto přibližně dvojnásobná. Na druhé straně je kvalita výrazně lepší než u rozpouštědlových rafinátů.
U těchto základových olejů dochází ke sporům, zda se jedná o minerální či syntetický olej. Z výrobního hlediska a z pohledu chemika se jedná jednoznačně o minerální olej. Olej je vyroben úpravou (rafinací) ropné suroviny a při jeho výrobě chybí jakýkoliv stupeň syntézy, který by opravňoval k označení ‚syntetický olej’. Zmatek do zařazení těchto základových olejů vnesli především obchodníci, kteří cítili potřebu vyzdvihnout kvalitu hydrokrakových olejů nad kvalitu klasických minerálních rozpouštědlových rafinátů a začali hydrokrakové oleje označovat jako syntetické. V dnešní době, kdy skutečné syntetické oleje jsou stále rozšířenější, už i většina obchodníků používá pojem ‚minerální olej’ i pro hydrokrakové základové oleje. Přesto se však ještě často poukazuje na syntetickou povahu hydrokrakových olejů. Dokonce i na etiketách některých motorových olejů se lze dočíst, že olej byl vyroben z HC syntetiky nebo na bázi HC syntetiky apod.

Syntetické oleje

Pro výrobu motorových olejů se používají zejména dva druhy syntetických olejů. V prvé řadě to jsou polyalfaolefiny (PAO), které jsou vyráběny syntézou z ethylenu. Tyto základové oleje mají nulový obsah aromatických uhlovodíků a síry a z tohoto hlediska se velmi podobají hydrokrakovým olejům. Oproti nim však mají daleko lepší nízkoteplotní vlastnosti. Jejich body zákalu a tuhnutí jsou nižší než -50 ̊C. Nevýhodou PAO je to, že se v nich špatně rozpouštějí některá aditiva. Proto se PAO často používají ve směsi s esterovými syntetickými oleji, které zlepšují rozpustnost aditiv. Esterové oleje navíc zlepšují mazací vlastnosti motorového oleje při ztížených podmínkách a používají se proto ve větším množství jako důležitá složka olejů pro vysokootáčkové motory.
Cena syntetických olejů PAO je opět přibližně dvojnásobná oproti hydrokrakovým olejům, cena esterových olejů je ještě vyšší.
Z jakých základových olejů jsou tedy vyráběny motorové oleje v jednotlivých viskozitních třídách? Zásada zní - olejářská firma vyrábí z toho, co má k dispozici a tak, aby to vyšlo co nejlevněji. Například, firma vyrábí syntetický motorový olej XY ze směsi PAO a esteru, protože nemá k dispozici hydrokrakový olej. Za nějaký čas získá firma zdroj dodávek hydrokrakového oleje a tím nahradí část dražšího PAO, samozřejmě tak, aby dodržela podmínky přidělení různých specifikací pro daný olej (ACEA, VW apod.). Olej se pak prodává pod stejným názvem. Takové změny složení motorových olejů nejsou výjimečné.
Pokud se zaměříme na jednotlivé viskozitní třídy, vypadá situace následovně:

SAE 15W-40

Oleje v této viskozitní třídě jsou obvykle označované jako minerální oleje a jako u jediné viskozitní třídy toto označení opravdu odpovídá skutečnosti. Základové oleje jsou vyráběny téměř výhradně z klasických rozpouštědlových rafinátů. Viskozitní index těchto základových olejů je pro danou viskozitní třídu motorových olejů naprosto dostačující. Jedinou výjimkou na českém trhu jsou oleje Mogul, které jsou vyráběny pouze z hydrokrakových olejů.

SAE 10W-40

Tyto oleje jsou většinou označovány jako polosyntetické, avšak toto označení je zde naprosto zavádějící. Pro dosažení žádané viskozitní úrovně se již používají i směsi základových olejů, a to v různých kombinacích, např. PAO a hydrokrakový olej, PAO a rozpouštědlový rafinát, hydrokrakový olej a rozpouštědlový rafinát. Kromě těchto směsí se používají i čistý hydrokrakový olej a výjimečně i čistý rozpouštědlový rafinát. Z tohoto výčtu je vidět, že v této viskozitní třídě lze skutečně nalézt polosyntetické oleje, ale i minerální oleje jsou naprosto běžné.

SAE 5W-40

Pokud motoristé hovoří o syntetických olejích, mají tím většinou na mysli tuto viskozitní třídu. Skutečností však je, že se zde vyskytují jak oleje se syntetickými, tak i polosyntetickými základovými oleji. Na našem pracovišti jsme v roce 1999 prováděli analýzu 12 komerčních olejů třídy SAE 5W-40, přičemž bylo zjištěno, že plná polovina motorových olejů SAE 5W-40 byla vyrobena ze směsi PAO a hydrokrakového oleje, tedy z polosyntetického základového oleje. Obsah hydrokrakového oleje se v olejích této viskozitní třídy pohyboval v rozmezí 0-75 %. Jedinou výjimkou byl olej Shell Helix Ultra, který byl minerální. Jeho základový olej byl vyroben technologií isomerace parafinů, což je speciální případ hydrokrakového oleje.

SAE 0W-30

Tyto oleje jsou vyvíjeny pro nové modely některých automobilek s prodlouženými výměnnými lhůtami olejů. Jedná se výhradně o syntetické oleje. I když by požadovanou viskozitní úroveň těchto olejů bylo možné zabezpečit i polosyntetickými základovými oleji, pro prodlouženou výměnnou lhůtu výrobci automobilů, zejména Volkswagen, vyžadují plně syntetický motorový olej a pro získání specifikace VW musí výrobci olejů tuto podmínku dodržet.
Závěrem je nutné zdůraznit, že označení minerální, polosyntetický, či syntetický olej nevypovídá příliš o kvalitě motorového oleje. Zejména rozdíl mezi oleji se syntetickým, polosyntetickým či hydrokrakovým základovým olejem je ve stejné výkonové třídě (API, ACEA, VW) zanedbatelný. Lépe řečeno, případný rozdíl v kvalitě je většinou dán aditivací oleje a ne složením základového oleje. Z tohoto hlediska je třeba také přistupovat k hodnocení olejů a při výběru motorového oleje se zaměřit na vhodnou viskozitní specifikaci oleje (SAE).

Ing. Jaroslav Černý, CSc.,
Ústav technologie ropy a petrochemie
VŠCHT Praha

Článek byl převzat z časopisu Autoexpert 1-2/2002 a aktualizován autorem