Méthodes de fabrication industrielle des détergents

Méthodes de fabrication industrielle des détergents

DEFINITION ET ACTION CHIMIQUE DES DETERGENTS

 Les détergents sont des tensioactifs ou « surfactants » (en terme anglo-saxon). Ces derniers sont des agents de surface capables de réduire la tension inter-faciale dans un mélange (ex, huile et eau) en s’adsorbant aux interfaces. Les molécules de tensioactifs présentent au moins deux parties d’affinité différente, l’une est hydrophile (affinité pour l’eau) et l’autre lipophile (affinité pour les graisses) ; de telles substances sont dites amphiphiles. La partie hydrophile est une extrémité généralement ionique de la molécule ; elle peut être : – anionique : cas des ions carboxylates -COO- mais aussi des ions sulfonates R(ou Ar)-SO3 – – cationique : c’est le cas des amines protonées ou des ammoniums quaternaires – zwittérionique : bétaïnes, phospholipides (lécithines par exemple) : en milieu basique, ces molécules se trouvent sous forme anioniques et en milieu acide sous forme des cationiques.

Parfois la partie hydrophile n’est pas ionique mais elle possède alors des groupes polaires susceptibles de donner avec l’eau des liaisons hydrogène (des fonctions alcool ou éther-oxyde par exemple): R-O-(CH2-CH2-O) n-H. La partie lipophile est généralement constituée d’une chaîne carbonée assez longue et qui doit être linéaire (non ramifiée) pour être biodégradable [W1]. Suivant leur nature et leur concentration les tensioactifs peuvent avoir plusieurs rôles :  celui de détergent : ils enlèvent les taches, notamment celles issues des graisses.  celui de mouillant : l’eau posée à la surface d’un solide a tendance à former des gouttelettes.

En diminuant la tension superficielle un agent mouillant permet un étalement de cette eau augmentant ainsi sa surface de contact avec le solide.  d’émulsifiant : un émulsifiant disperse sous forme de gouttelettes très fines un liquide au sein d’un autre liquide dans lequel il n’est pas soluble. On attribue à chaque tensioactif un nombre 3 compris entre 1 et 20, l’ensemble constituant l’échelle de Griffin. Ce nombre est appelé indice HLB (Balance Hydrophile Lipophile) l’indice 1 est donné à l’acide oléique et l’indice 20 à l’oléate de potassium.

Cette échelle permet d’apprécier le caractère plutôt lipophile ou au contraire plutôt hydrophile d’un amphiphile et de savoir pour quelle application il est le mieux adapté [W1]. Les domaines d’utilisations des tensioactifs selon le HBL sont les suivants (tableau 1) : Tableau 1 Classification des tensioactifs en fonction de la valeur de leur HBL [2] HBL Utilisations 2-3 Antimoussant 3-6 Emulsionnant E/ H 7-9 Mouillant 8-15 Emulsionnant H/ E 13-15 Détergent 15-20 Solubilisant Ainsi selon Griffin le HBL se calcule comme suit : HBL= X 20 Autrement dit, les détergents sont des produits de nettoyage possédant un pouvoir de détergence. C’est le phénomène par lequel des souillures adhérentes à des surfaces sont enlevées et mises en suspension ou en solution pour éviter leur redéposition, suivant un processus impliquant une action physico-chimique autre que la simple dissolution.

Les produits détergents se divisent en quatre grandes catégories selon le type de la surface à nettoyer et la nature des salissures à enlever : hygiène corporelle, lessive, vaisselle et ménage et ils sont disponibles dans une grande variété de formes selon leur utilisation (poudre, liquide concentré ou dilué, tablette, pâte, crème, gel, bâtonnet…) 

Action chimique

 La molécule du détergent est amphiphile, c’est-à-dire dotée d’une tête polaire, hydrophile (ou lipophobe), attirant l’eau, et d’une longue chaîne hydrocarbonée, apolaire, hydrophobe (ou lipophile), attirant les lipides (huiles et graisses). L’extrémité hydrophile est miscible à l’eau tandis que l’extrémité Masse Moléculaire de la partie Hydrophile Masse Moléculaire Totale 4 lipophile de la molécule est miscible au solvant apolaire. Les molécules du détergent peuvent donc s’insérer à l’interface eau-lipide et détacher les graisses d’une surface. Les groupements polaires peuvent être chargés positivement, négativement ou neutres.

La présence conjointe de groupes fonctionnels possédant une affinité pour l’eau et pour les graisses, permet la formation de micelles (figure 1et 2) [W2]. Le détergent mousse à la surface de l’eau La queue lipophile s’associe à la salissure grasse 5 La salissure est décrochée du tissu Figure 1 : Schémas représentants les différentes actions d’un détergent sur une salissure grasse [W3] Figure 2 : Représentation schématique d’une Micelle [W1] 

LES PRODUITS DETERGENTS 

Les produits détergents jouent un rôle essentiel dans notre vie quotidienne. Ils nous aident à préserver notre santé, à prendre soin de nos maisons et de nos biens et à rendre notre environnement plus plaisant; en permettant de bien éliminer, en toute sécurité, les salissures, les microbes et les autres contaminants [W4]. De ces produits on distingue : les savons, les shampooings et les détergents (produits de lessives, vaisselles et ménages).

Savons

Les savons sont les produits de nettoyages les plus anciens; ce sont des sels de potassium ou de sodium d’acides gras hydrosolubles. Ils sont fabriqués par saponification à partir de graisses, d’huiles ou d’acides gras, en les traitants chimiquement avec un alcali fort. Le savon est utilisé comme tensioactif anionique : il possède une bonne aptitude à émulsionner les graisses et à les mettre en suspension dans l’eau, mais il présente l’inconvénient de former des sels de calcium insolubles qui se déposent sur les tissus, lors des lavages dans des eaux dures. C’est pour cette raison que pour le marché du lavage de linge, le savon est remplacé par les détergents (synthétiques), mais il continue de garder sa place dans le marché de la toilette 

 Shampooings 

Un shampoing est un produit cosmétique ayant un pouvoir détergent, il est destiné au nettoyage de la chevelure et de cuir chevelu. Il est présenté généralement sous forme de liquide ou de crème, formulé à partir d’un simple mélange d’agents tensioactifs permettant de dissoudre la graisse qui est entraînée dans l’eau avec les saletés qu’elle contient [5].Il peut aussi aider à réduire la chute des cheveux .

 Détergents (produits de lessives, vaisselles et ménages)

 Les détergents synthétiques (qui composent la base de la quasi-totalité des produits d’entretien du commerce) ont été inventés en 1930 (Allemagne et USA) à partir du benzène et des hydrocarbures tirés du kérosène ou à partir des alcools gras sulfatés. A partir de 1945 ils furent de plus en plus utilisés et remplacèrent progressivement les savons classiques (type savon de Marseille, savon noir). Le marché des détergents synthétiques est actuellement saturé. Car ces détergents sont sans conteste les plus efficaces. Mais le savon (le vrai) est le seul à être biodégradable. Les détergents synthétiques, que l’on appelle détergents tout court, doivent être biodégradables à 90% minimum depuis 1970. Mais biodégradable ne veut pas dire sans dangers pour l’environnement (par exemple avec les phénomènes d’eutrophisation) [W5].

Ce sont aussi des tensioactifs anioniques dont la partie hydrophile est l’ion -SO3 – . Les premiers fabriqués avaient des chaînes latérales ramifiées et n’étaient pas biodégradables. Les détergents liquides ou en poudres issus de la pétrochimie représentent encore aujourd’hui la majeure 7 partie des tensioactifs utilisés comme produits de nettoyage ou de lavage [W1].