Detergentes.docx

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Los tensioactivos pueden clasificarse según su poder de disociación en presencia de un electrolito en iónicos (aniónicos, catiónicos o anfóterios) y no iónicos: 

Tensioactivos aniónicos: son aquellos cuyo extremo polar se encuentra cargado negativamente en disolución. Son muy buenos detergentes, por lo que están ampliamente extendidos en los productos de limpieza. Suelen contener grupos carboxilato (como los jabones), sulfato, sulfonato, fosfato o fosfonato. Por ejemplo:

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Tensioactivos catiónicos: son aquellos que poseen un grupo funcional cargado positivamente en disolución. Son peores detergentes pero su capacidad para interaccionar con la membrana celular de los microorganismos los convierte en excelentes antimicrobianos (se usan en desinfectantes, algicidas, espermicidas, cosméticos…). Además, actúan como antiestáticos en productos combustibles, ya que su carga positiva permite neutralizar cargas estáticas negativas, impidiendo la formación de chispas. La mayoría son compuestos de amonio cuaternarios: 

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Tensioactivos anfóteros: son compuestos que presentan una estructura zwitterónica a un determinado pH (punto isoeléctrico), es decir, con carga positiva y negativa en sus grupos funcionales al mismo tiempo. Su acción detergente suele ser mejor en condiciones alcalinas y facilitan o mejoran la acción de otros tensioactivos. Las betaínas, sultaínas y las etilenodiaminas son los tensioactivos anfóteros más comunes. Tensioactivos no iónicos: no presentan carga (no se disocial en medio acuoso) y resultan menos agresivos, por lo que suelen emplearse en productos especialmente indicados para pieles sensibles. Su parte polar suele ser un grupo alcohol o éter. Los tensioactivos son sustancias que modifican las propiedades de la superficie de separación (interfase) entre dos líquidos o entre un líquido o un sólido y que, fundamentalmente, provocan una disminución de una propiedad denominada tensión superficial del líquido. A diferencia de lo que ocurre en el interior del líquido, donde las interacciones entre moléculas se encuentran prácticamente equilibradas, en la superficie el resultado es una fuerza neta que tira de las moléculas hacia el interior del líquido (de ahí que la forma de una gota tienda a ser esférica). En una primera aproximación, podríamos decir que la tensión superficial es una manifestación de las fuerzas intermoleculares que tienen lugar en la superficie de un líquido y que permiten, por ejemplo, que un alfiler o un clip de pequeño tamaño puedan mantenerse sobre el agua sin hundirse. A mediados del S XIX las formulaciones detergentes se basaban mayoritariamente en los jabones. Sin embargo su alcalinidad y la sensibilidad que mostraban a la dureza del agua, hicieron que los químicos se planteasen la investigación de tensioactivos alternativos. La primera sustancia sintética, distinta de los jabones, que fue utilizada por sus propiedades

DETERGENTE-PROCESOS INDUSTRIALES II, EXPO 02-04-2019 tensioactivas,

fue el aceite de castor sulfonatado, también conocido como “aceite rojo turco”. Este material, preparado por la sulfonatación de aceite de castor con ácido sulfúrico, fue ampliamente utilizado hasta finales del siglo pasado, encontrando su principal aplicación en la industria textil en los procesos de tintado, aún hoy es utilizado en algunas operaciones industriales. Fue durante la primera Guerra Mundial cuando Alemania comenzó la producción de di-Alquil naftaleno sulfonato de cadena corta. Estos productos al igual que los anteriores se siguen utilizando en virtud de sus propiedades específicas en diversas aplicaciones. Una vez finalizada la primera Guerra Mundial, aparecieron en Alemania los primeros alcoholes grasos sulfatados y a comienzo de los años 30 aparecían los Alquil bencenos sulfonatos. Desde principios de los 30, en adelante, la química de los tensioactivos experimento un notable crecimiento desde el punto de vista técnico y comercial. Se descubrían cada vez más y más moléculas con propiedades superficiales, se desarrollaban nuevos procesos de elaboración y se encontraron nuevas aplicaciones, lo que permitió estudiar la físico química de la actividad superficial en profundidad. Además tuvieron que desarrollarse nuevos métodos de análisis y evaluación que permitieran dar soporte a esa química emergente. Por desgracia este desarrollo ocurrió en un periodo de tiempo tan breve que se fue necesario permitir una gran variedad de nombres comunes que, aún causa una amplia confusión. Ésta por tanto, es una industria basada en nombres registrados, en nombres comunes, en abreviaturas y acrónimos. Por citar un ejemplo “NEKAL” es el acrónimo de “Alquil Naftaleno Sulfonato”. Además existe una amplia variedad de moléculas tensioactivas disponibles para el formulador. Esto se debe al hecho de que no hay dos moléculas con una equivalencia exacta respecto a su forma de actuación en las distintas aplicaciones específicas. Uno de los tensioactivos más utilizados comercialmente hablando, son los Alquil Benceno Sulfonatos. Éstos son obtenidos en un proceso que consta de tres etapas. En primer lugar el Propileno es polimerizado para obtener un tetrámero. Esta olefina de propileno tetrámero ramificada reacciona con benceno para dar dodecil Benceno Ramificado que una vez sulfonatado con el ácido sulfúrico se convertirá en Alquil Benceno Sulfonato, comúnmente conocido como ABS. La razón para el rápido desarrollo de este tensioactivo, recae en las múltiples ventajas que presenta respecto a otros tensioactivos desarrollados en la época. La materia prima es fácilmente obtenible a gran escala y además ha demostrado unas excelentes propiedades detergentes, espumantes y tensioactivas a un coste muy reducido. Sin embargo este crecimiento en el uso del ABS, trajo sus consecuencias y en los 60 era tal el nivel de uso que, era relativamente fácil encontrar restos de espuma en lagos y ríos. Esto se debió fundamentalmente a que la velocidad de biodegradación del ABS en el medio ambiente no era suficientemente rápida. En consecuencia se estudiaron y desarrollaron nuevos tensioactivos como el LABS (Alquil Benceno Sulfonato Lineal) que posee menos viscosidad, mejor funcionamiento en algunos casos y es sólo algo más caro que el ABS, pero cuya biodegradabilidad es rápida y completa. A pesar de todo el ABS se mantiene en algunas aplicaciones en las que difícilmente puede ser sustituido por el LABS. Cabe citar el mejor poder emulsionante que presenta el ABS frente al LABS, lo que hace que mantenga un nicho de mercado. Esta evolución de los tensioactivos es continúa, entrando en juego nuevos factores como son la salud, o la protección del medio ambiente. Hoy es posible encontrar en el mercado tensioactivos que producen una mínima irritación en ojos o piel y la industria colabora activamente con los organismos oficiales para evitar o reducir toda contaminación de las vías de agua que pueda deberse a los mismos, desarrollando productos cada vez más ecológicos.

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Tensioactivos Los tensioactivos son compuestos orgánicos cuyas moléculas están formadas por dos grupos de propiedades radicalmente opuestas. Uno de los grupos es hidrofílico (y en consecuencia lipofóbico), caracterizado por ser soluble en agua y otras sustancias polares, mientras que el otro es lipofílico (o hidrofóbico) y es soluble en aceites y otras sustancias no polares. Sin embargo esta propiedad no es suficiente para calificar a una molécula de tensioactivo, ya que hay numerosos compuestos orgánicos con estos grupos en su molécula y sin embargo no poseen propiedades tensioactivas. Esto se debe al hecho de que para poseer actividad superficial, es necesario alcanzar una relación mínima entre las propiedades hidrofílicas y las hidrofóbicas. Esta relación mínima se alcanza normalmente cuando el número de átomos de carbono en la molécula es mayor de ocho. Además estás sustancias tan particulares, normalmente se encuentran formando micelas, siendo este el tercer requisito para que una sustancia tenga propiedades tensioactivas. Pero… ¿qué es una micela? Una micela es un agregado compuesto de moléculas y/o iones, el cual está formado a partir de una cierta concentración crítica de los agentes con actividad superficial en disolución. Una molécula tensioactiva como ya hemos dicho, tiene dos partes claramente diferenciadas, una soluble o afín al agua y otra insoluble en agua o con una afinidad al agua muy pequeña. Este conflicto causado por las diferentes afinidades, queda perfectamente descrito por las leyes de la termodinámica. El agua es una sustancia con una estructura muy organizada, cuando le adicionamos una sustancia extraña, se producen cambios en la energía del sistema a causa de que los puentes de hidrógeno son destruidos. El sistema reaccionará tratando de reconstruir algún tipo de asociación que re-establezca el equilibrio. Imaginemos una molécula individual de un tensioactivo disuelta en agua. El grupo hidrofílico estará rodeado de agua, mientras que la parte hidrofóbica se orientará hacía la interfase aire-agua en la que no hay moléculas polares presentes. Esta interfase será pues el estado de menor energía para el sistema. Si añadimos más moléculas de tensioactivo a la disolución, se dispondrán de la misma manera hasta formar una monocapa de moléculas tensioactivas, en la interfase aire-agua. Si continuamos añadiendo moléculas de tensioactivo, estas permanecerán como monómeros libres en disolución, ya que por consideraciones energéticas, sólo es posible tener una capa simple de tensioactivos en la superficie. Finalmente, si seguimos añadiendo más moléculas de tensioactivo, la repulsión de las colas hidrofóbicas de las moléculas tensioactivas por el agua, conducirá a la formación de agregados de moléculas tensioactivas. J.C. McBain denominó a estos agregados “micelas”. Así podemos definir una micela como un agregado de moléculas, iones, o ambos organizados, y formados a por encima de una determinada concentración de agentes tensioactivos. En una aproximación muy básica y, para disoluciones en agua, podemos considerar las micelas como agregados esféricos, aunque realmente puedan adoptar formas más complejas. Cada micela contendrá cientos de moléculas compuestas por un corazón central o núcleo de las colas hidrofóbicas y, un lado externo formado por los grupos hidrofílicos orientados hacia el agua. Una propiedad muy importante en detergencia es que estas micelas pueden estar compuestas de más de una clase de molécula tensioactiva y pueden contener otras moléculas no tensioactivas produciendo lo que se denomina solubilización. Definiremos pues la solubilización como, la propiedad de las soluciones tensioactivas en concentración superior a la concentración micelar crítica, que, produce soluciones claras termodinámica e isotrópicamente estables, de sustancias insolubles o parcialmente insolubles.

Tipos de tensioactivos

DETERGENTE-PROCESOS INDUSTRIALES II, EXPO 02-04-2019 Los tensioactivos se clasifican en cuatro grupos bien diferenciados dependiendo del grupo hidrofílico:

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Tensioactivos anicónicos Tensioactivos catiónicos Tensioactivos no iónicos Tensioactivos anfóteros

Los tensioactivos aniónicos son compuestos que al disociarse en disoluciones acuosas, un ión cargado negativamente aporta las propiedades de actividad superficial a un ión cargado positivamente. Los tensioactivos catiónicos actúan de igual forma, sólo que en este caso, es el ión cargado positivamente el que aporta las propiedades de actividad superficial. Los tensioactivos no iónicos no pueden disociarse en iones, pero son solubilizados en agua debido a la presencia de grupos polares. En algunos casos los tensioactivos no iónicos no poseen una cola claramente definible como hidrofóbica, pero aún así, las propiedades tensioactivas continuarán dependiendo del balance de las características hidrofóbicas e hidrofílicas de los diferentes grupos en la molécula, o HLB (Hydrophilic- Lipophilic Balance). Los tensioactivos anfóteros son sustancias en las que los grupos hidrofílicos pueden tener una carga positiva, negativa o ambas en disolución acuosa, dependiendo del pH. Son productos muy versátiles que pueden comportarse como catiónicos, aniónicos o mezcla de tensioactivos. Veamos a continuación las propiedades y características de cada uno de estos grupos. tensioactivos aniónicos

Representan el 50% en términos de producción y uso en Europa Occidental (sin incluir los jabones). Se describirán a continuación los más usuales: JABONES: Son los tensioactivos aniónicos más antiguos. Sus propiedades tensioactivas disminuyen marcadamente cuando la cadena de hidrocarburos tiene menos de 10 átomos de carbono y en su lugar tiende a mostrar propiedades hidrotrópicas. Los hidrótopos son sustancias que tienden a aumentar la solubilidad de sustancias orgánicas, incluyendo los tensioactivos, en agua. Los jabones más normalmente utilizados son los sódicos, los potásicos y los amónicos. ALQUIL BENCENO SULFONATOS: Se dividen en lineales o LABS, o ramificados o ABS. En ambos casos el número promedio de átomos de carbono es de 12 y por esa razón son comúnmente conocidos como dodecil benceno sulfonatos DDBS. Entre sus propiedades más importantes está una fuerte acción detergente, es por ello que es uno de los componentes principales en las formulaciones de detergentes. Es importante resaltar que los sulfonatos ramificados no cumplen la normativa de biodegradación mientras que los lineales si son biodegradables, por lo que en muchos países, por consideraciones medioambientales sólo se permite el uso de los sulfonatos lineales. Sin embargo hay que significar, de igual forma, que los derivados ramificados poseen un poder emulsionante mucho mayor que los lineales, razón por la cual siguen siendo usados en aquellos procesos en los que los residuos no son un problema (sistemas cerrados).

DETERGENTE-PROCESOS INDUSTRIALES II, EXPO 02-04-2019 ALFA OLEFIN SULFONATOS Las propiedades de estos productos dependen de la longitud de la cadena de carbono y de la relación entre las dos clases de sulfonatos presentes. Se obtienen valores óptimos como en sus propiedades tensioactivas para cadenas de átomos de carbono comprendidas entre 16 a 18 átomos. alcohol sulfatos Son excelentes agentes espumantes, tienen excelente capacidad detergente y son buenos agentes dispersantes. Los cationes más comunes son el sodio, amonio, trietanolamina y magnesio. alcohol eter sulfatos Las propiedades de estos productos dependen del número de grupos glicol éter en la molécula la cual modificará la hidrofilicidad del producto. Los grados más frecuentes de etoxilación van de 1 a 3 moles de oxido de etileno. Los cationes más comunes son el sodio, el amonio y las alcanolaminas. derivados alquil sulfosuccinicos Esta familia puede dividirse en cuatro grupos básicos:

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Di Alquil Sulfosuccinatos Alquil y Alquiletoxi Sulfosuccinatos Sulfosuccinatos de Alcanolamida de Ácido Graso Alquil Sulfosuccinamatos

1.- dialquil sulfosuccinatos El producto más importante en este grupo es el dioctil Sulfosuccinato, que es considerado un excelente agente humectante. Esta propiedad es muy importante en y es utilizado en numerosos procesos industriales, especialmente en la industria textil. La solubilidad en agua mejora cuando el alcohol no es lineal. 2.- alquil y alquil etoxi sulfosuccinatos Los productos más comunes están basados en alcoholes que contienen entre 2 y 4 grupos etoxi. Esto se debe a que los Alquil sulfosuccinatos son poco solubles en agua y la presencia de grupos etoxi favorece su solubilización. Su principal característica es que son tensioactivos muy suaves que, no irritan los ojos ni la piel, forman buena espuma y son buenos detergentes. No obstante, se suele mejorar la calidad de la espuma añadiéndoles otros tensioactivos aniónicos. Su uso principal es la elaboración de artículos de aseo. 3.- monosulfosuccinatos de alcanolamidas de ácido graso Sus propiedades son similares al grupo anterior, ya que sólo se sustituye el alcohol o alcohol graso por una Alcanolamida grasa, normalmente monoetanolamida. Aunque por lo general estos productos resultan algo más caros. Un compuesto interesante de este grupo es el derivado undecilénico, muy utilizado en los champús anti caspa debido a sus propiedades anti microbianas

DETERGENTE-PROCESOS INDUSTRIALES II, EXPO 02-04-2019 4.- alquil sulfosuccinamatos El producto más común está basado en aminas primarias de sebo y oleico y su principal aplicación es como agente espumante en la elaboración de espumas para alfombras. alquil eter carboxilatos Las virtudes de estos tensioactivos recaen en su blandura, compatibilidad con aguas duras y sus propiedades detergentes. Sin embargo no son buenos espumantes, aunque esta capacidad de producir espuma puede mejorarse si se añaden otros tensioactivos aniónicos a la formulación. En función del alcohol graso utilizado se utilizará en artículos de aseo (alcoholes lineales) o aplicaciones industriales como son las textiles (oxo alcoholes) alquil y alquil eter fosfatos Las propiedades tensioactivas de este grupo dependen del grupo alquilo y de su estructura. Pueden utilizarse en una gran variedad de aplicaciones ya que pueden actuar como agentes humectantes, emulsionantes y espumantes. sulfonatos del petroleo y sulfonatos alquilatados pesados Las sales sódicas son las más comunes en la neutralización. No son solubles en agua y suelen suministrarse al 60% de concentración en aceite. Su principal aplicación es como emulsionante de aceites e inhibidores de corrosión en fluidos de corte. Otros productos de neutralización, son el calcio, el bario y el magnesio. Sus uso más importantes son como emulsionantes, detergentes en medio orgánico y como preventivos de corrosión. En aplicaciones relacionadas con aceites de motor, estas sales puede ser sobre alcalinizadas con excesos de sales metálicas alcalinas con idea de absorber los productos ácidos producidos en la combustión. alcano sulfonatos Hay dos tipos de alcano sulfonatos:

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Alcano Sulfonatos Primarios (PAS) Alcano Sulfonatos Secundarios (SAS)

Los SAS son ampliamente utilizados como detergentes en productos de limpieza. alquil fenol y alquil fenol eter sulfatos Poseen buenas propiedades detergentes y pueden tener una buena capacidad emulsionante en función del número de grupos etoxi. Son utilizados principalmente como agentes de limpieza o emulsionantes. Sin embargo su poca o nula biodegradabilidad ha restringido su uso en muchos países por motivos medioambientales. alfa-sulfo metil esteres Debido a su buen poder tensioactivo, su capacidad de dispersar los jabones de cal y sus propiedades detergentes puede ser utilizado como sustituto del LABS. Son ampliamente utilizados en Japón en polvos de lavandería y presentan buenos perfiles de biodegradabilidad.

DETERGENTE-PROCESOS INDUSTRIALES II, EXPO 02-04-2019 isetionatos de ácido graso No se ven afectados por la dureza del agua, son compatibles con la piel y son buenos espumantes. Son muy utilizados en pastillas de detergente exentas de jabón. acil sarcosinatos Debido a su excelente compatibilidad con la piel es ampliamente utilizado en formulaciones cosméticas. Sin embargo es un producto caro por lo que debe utilizarse mezclado con otros tensioactivos. acilamino alcano sulfonatos Presenta propiedades similares a la de los jabones con la ventaja de que no es sensible a la dureza del agua, por lo que puede utilizarse como sustituto de estos. tensioactivos catiónicos

Representan sólo el 4% de los tensioactivos producidos en Europa aunque su importancia reside en que son utilizados en aplicaciones muy específicas, debido a su capacidad de absorber las cargas negativas de las superficies de las fibras o del pelo. Es por ello que sus principales aplicaciones recaen en la formulación de suavizantes textiles y acondicionadores de pelo. Otra propiedad importante, es que los tensioactivos catiónicos eliminan o limitan el crecimiento de micro-organismos. Esta propiedad bactericida es utilizada en la formulación de desinfectantes y detergentes bactericidas. Los tensioactivos catiónicos no son compatibles en general con los tensioactivos aniónicos y forman complejos insolubles, perdiendo ambos tensioactivos actividad superficial. Podemos sin embargo valernos de esta propiedad para determinar el contenido de materia activa de ambas clases de tensioactivos en disolución. Veamos a continuación los más representativos: Sales de amina Son sales resultantes de la mezcla de aminas grasas con ácidos. Se suelen preparar in situ y su principal aplicación recae en las formulaciones de inhibidores de corrosión. compuestos de amonio cuaternario Este es un grupo genérico en el que una amina terciaria reacciona con un agente cuaternario. Dependiendo de la amina terciaría y del agente cuaternario se obtendrán los siguientes tipos de sustancias:

DETERGENTE-PROCESOS INDUSTRIALES II, EXPO 02-04-2019 derivados de monoalquil dimetil amina El uso de estos preparados es muy variado y podemos encontrarlos en bactericidas, agentes antiestáticos, emulsificantes en el cuidado del cabello, y en formulaciones de lavandería e industriales. Los amonios cuaternarios obtenidos con cloruro de bencilo o haluros de bencilo poseen unas propiedades biocidas importantes y son utilizados como bactericidas contra las bacterias Gram positivas. derivados de dialquil monometilaminas El producto más importante de esta clase es el ditallow dimethil ammonium chloride (DTDMAC) utilizado principalmente en la elaboración de suavizantes domésticos. derivados de la imidazolina Generalmente también se emplean en la elaboración de suavizantes textiles. tensioactivos no iónicos Los tensioactivos no iónicos constituyen el segundo grupo de tensioactivos en cuanto a las toneladas producidas y representan aproximadamente un 40% del total de la producción de tensioactivos europea. Hay una gran variedad de tensioactivos no iónicos, y en el caso de productos derivados del óxido de etileno el número de combinaciones es casi ilimitado. Esta variedad hace que este tipo de productos sea muy versátil. Alcoholes grasos etoxilados Las propiedades de estos tensioactivos dependen principalmente del número de grupos etoxi y en menor grado del tipo de alcohol o la distribución etoxilada. El número de grupos etoxi modifica la hidrofilicidad de la molécula, la cual aumenta a medida que aumenta el número de grupos de oxido de etileno, afectando a sus propiedades físico- químicas. De forma general aquellos aductos que contienen hasta 4 moles de Oxido de Etileno (O.E.) son insolubles o ligeramente solubles en agua. A medida que aumentamos el número de moles de O.E. la solubilidad en agua aumenta también. De la misma forma hay otras propiedades que también aumentan al aumentar el número de O.E., como son las propiedades espumantes, humectantes y dispersantes, hasta alcanzar un valor óptimo para un grado particular de etoxilación, ya que a grados muy elevados estas propiedades disminuirán debido al excesivo carácter hidrofílico alcanzado. alquil fenol etoxilados Podemos encontrar dos tipos principales de Alquil fenoles etoxilados, aquellos basados en nonilfenoles y aquellos basados en octilfenoles. Estos productos poseen excelentes propiedades emulsionantes por lo que hasta hace poco eran ampliamente utilizados en formulaciones industriales, ya que aún siendo biodegradables, resultaban muy tóxicos para la vida acuática, y cuyo uso se ha limitado según el Anexo I del RD 1406/1989 de 10 de Noviembre a los siguientes usos: “No se pueden poner en el mercado o usar como sustancias o constituyentes de preparados en concentraciones iguales o superiores al 0,1% en masa para los usos siguientes: 1. Limpieza industrial e institucional, excepto: En sistemas controlados y cerrados de limpieza en seco en que el líquido de limpieza se recicla o se incinera. En sistemas de limpieza con tratamiento especial en que el líquido de limpieza se recicla o se incinera. 2. Limpieza doméstica. 3. Tratamiento de los textiles y del cuero, excepto: El tratamiento sin descarga en las aguas residuales.

DETERGENTE-PROCESOS INDUSTRIALES II, EXPO 02-04-2019 Los sistemas con un tratamiento especial en el que el agua se somete a un tratamiento previo para eliminar completamente la fracción orgánica antes del tratamiento biológico de las aguas residuales (desengrase de pieles ovinas). 4. Emulsificante en la ganadería para el lavado de pezones por inmersión. 5. Metalurgia, excepto los usos en sistemas controlados y cerrados en que el líquido de limpieza se recicla o se incinera. 6. Fabricación de pasta de papel y del papel. 7. Productos cosméticos. 8. Otros productos para la higiene personal, excepto los espermicidas. 9. Como coadyuvantes en biocidas y productos fitosanitarios. “ ácidos grasos etoxilados Su principal uso es como emulsificantes, aunque también se utilizan como lubricantes textiles y agentes antiestáticos. alcanolamidas de ácido graso Son principalmente utilizadas como aditivos en formulaciones de artículos de aseo como estabilizadores de espuma, como espesantes y para mejorar la compatibilidad con la piel y el pelo. En función de la cadena de ácido graso pueden presentar buenas propiedades emulsificantes y tener buenas propiedades anti-estáticas y anti-corrosivas. alcanolamidas de ácido graso etoxiladas Presentan propiedades similares al grupo anterior, pero debido a la adición de O.E., son más hidrofílicos y en consecuencia más solubles en agua. Su principal aplicación se encuentra en la formulación de artículos de aseo. aminas grasas etoxiladas La estructura y las propiedades de estos productos son diferentes a la de los alcoholes grasos etoxilados principalmente a causa de que poseen dos cadenas hidrofílicas cuando se utiliza una amina primaria o dos cadenas hidrofóbicas cuando se utiliza una amina secundaria. Además, la presencia de átomos de nitrógeno le confiere un cierto carácter catiónico en soluciones ácidas, donde su comportamiento es similar a un tensioactivo catiónico. Debido a la gran variedad de características, están presentes en un gran número de aplicaciones industriales. óxidos de amina grasos Al igual que las aminas grasas etoxiladas, presentan un cierto comportamiento catiónico en solución ácida. A consecuencia de este comportamiento, a veces se han clasificado como tensioactivos catiónicos o incluso anfóteros, sin embargo es más normal clasificarlas dentro del grupo de tensioactivos no iónicos. Son compatibles con la piel y suelen utilizarse tanto en detergencia como en formulaciones de artículos de baño. Son compatibles con tensioactivos aniónicos y de hecho presenta una cierta sinergia con ellos, mejorando ciertas formulaciones. Presentan buenas propiedades tensioactivas y son utilizados en las formulaciones de lejías como parte del sistema de espesado de las mismas. óxidos de amina amido grasos Su comportamiento es similar a los óxidos de amina, aunque en muchos casos son preferidos a la hora de formular artículos de baño.

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ésteres de gliceril ácidos grasos Son completamente atóxicos y no irritantes por lo que son utilizados como emulsionantes alimentarios. También son muy utilizados en cosmética y formulaciones de artículos de baño. Una aplicación especial es como agente perlante. sorbitan y ésteres etoxilados de sorbitan A consecuencia de su baja toxicidad y amplia gama HLB, son ampliamente utilizados como emulsificantes alimentarios, en la industria farmacéutica y en cosmética. También es utilizado en aquellas aplicaciones industriales que tienen lugar a pHs moderados. ésteres de sacarosa Sólo debe utilizarse a pH neutro, ya que es fácilmente hidrolizable a otros pHs. Su uso principal es como emulsificante alimentario. alquil poliglicosidos (apg) La razón molar de glucosa: alcohol es lo que conocemos como grado de polimerización. Estos productos son normalmente producidos al 50% en disolución acuosa, con grados de polimerización entre 1.2 y 1.6. Los productos neutros son suaves para la piel y los ojos y presentan excelente biodegradabilidad. Estos productos son muy versátiles, y los productos C10-C14 son utilizados en una gran variedad de aplicaciones como lavavajillas automáticas o artículos de baño. Los C16-C18 encuentran su principal aplicación en cosmética. copolimeros de bloques de oxido de etileno/ propileno Son completamente atóxicos y bio-compatibles, por lo que son ampliamente utilizados en la industria farmacéutica y alimentaria. También son ampliamente utilizados en aplicaciones industriales. La biodegradabilidad de estos compuestos a medida que se incrementa el contenido de óxido de propileno y el peso molecular del aducto crece. alcoholes grasos etoxilados-propoxilados y productos relacionados Las propiedades de estos tensioactivos dependen de los materiales de partida, así como del número de moles de los diferentes óxidos alquilenados adicionados. alcoholes grasos etoxilados capsulados Tienen bajo poder espumante y su principal aplicación es el lavado de botellas industrial. tensioactivos anfóteros

La variedad de tensioactivos anfóteros es casi tan grande como la de tensioactivos no iónicos. Sin embargo su número se ve notablemente reducido debido a su coste o la complejidad de las reacciones implicadas. Representan aproximadamente un 2% del total de producción de tensioactivos en Europa.

DETERGENTE-PROCESOS INDUSTRIALES II, EXPO 02-04-2019 Son sustancias difuncionales, en las que un grupo será aniónico y otro catiónico. Esto hará que la sustancia presente un comportamiento aniónico o catiónico en función del pH de la disolución. A pHs ácidos se comportará como un tensioactivo catiónico, mientras que a pHs alcalinos lo hará como un aniónico. Cuando los dos grupos presentan un igual nivel de ionización, el pH correspondiente a ese punto es conocido como “punto isoeléctrico” el cual de hecho es un intervalo de pH y no un punto concreto. Estas moléculas serán denominadas “zwitterions” en este intervalo isoeléctrico. Hay ciertas sustancias, que a menudo son clasificadas como anfotéricas, como por ejemplo las Alquil dimetil betainas, que en realidad no son anfóteras, ya que sólo existen en la forma zwitterionica o catiónica. Sería imposible su existencia en la forma aniónico debido a la presencia de nitrógeno cuaternario. Los tensioactivos anfóteros presentan ciertas propiedades específicas que le dan cierta ventaja sobre los tensioactivos aniónicos, a pesar de su mayor coste.

Estas ventajas incluyen su compatibilidad con tensioactivos catiónicos, aniónicos y no iónicos, su bajo potencial de irritación de la piel y de los ojos, o su poca sensibilidad a la dureza del agua. Es por ello que son ampliamente utilizados en formulaciones de artículos de baño y otras aplicaciones industriales. alquil di-metil betainas Se utiliza principalmente en formulaciones de artículos de aseos, así como en formulaciones de lavavajillas. alquil amido betainas De comportamiento similar a los anteriores, son utilizadas en la elaboración de champús y artículos de aseo debido fundamentalmente a su mejor coste y fácil formulación en combinación con tensioactivos aniónicos. alquil y alquil amido sulfobetainas Se usan principalmente en formulaciones de artículos de aseo derivados de la imidazolina betaina Muestran excelente compatibilidad con otros tensioactivos y son muy suaves con los ojos y la piel. alquil amino propionatos Estos productos contienen una cantidad relativamente baja de contenido inorgánico, lo que lo hacen interesante en aquellas aplicaciones en las que no sean deseables la presencia de sales inorgánicas, como pueden ser champuses especializados. También se utilizan en formulaciones industriales altamente ácidas o básicas.

Otros componentes de los detergentes Aunque la base del detergente son los tensioactivos, son necesarios otros compuestos para lograr una formulación equilibrada y eficaz de un detergente. Detallaremos a continuación los compuestos más importantes.

DETERGENTE-PROCESOS INDUSTRIALES II, EXPO 02-04-2019 agua Aunque parezca mentira es uno de los elementos más importantes, ya que si esta es dura puede “consumir” parte de los ingredientes activos. Es recomendable elaborar los detergentes con agua descalcificada o “blanda”. No obstante la formulación deberá prever el uso del detergente en agua duras, ya que se desconoce el tipo de agua que posee el usuario final del mismo. agentes coadyuvantes Estos agentes ayudan al tensioactivo seleccionado a realizar su labor. En función del coadyuvante seleccionado obtendremos unos efectos u otros. Los más utilizados son los siguientes:

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Polifosfatos Silicatos Carbonatos Perboratos

polifosfatos Como ya hemos comentado el agua dura tiene la capacidad de contrarrestar a los tensioactivos. Esto nos obligará a utilizar mucha mayor cantidad de tensioactivo, con el consiguiente aumento de coste, o bien, a utilizar otros agentes que formen complejos con el calcio y/ o el magnesio (principales responsables de la dureza del agua) de forma que “ablanden” el agua. También ayudan a mantener en suspensión las partículas de suciedad que se eliminarán finalmente por arrastre en el aclarado y mantienen un pH en el agua de lavado alcalino, lo que favorece la acción del tensioactivo. Esta es principalmente la misión de los polifosfatos y es por ello que tradicionalmente han sido ampliamente utilizados en detergencia. Sin embargo los detergentes a los que se les incorporan fosfatos provocan un efecto destructor en el medio ambiente al acelerar el proceso de eutrofización de las aguas de lagos y ríos, cuando los deshechos de la limpieza se vierten a la red de alcantarillado. Es por ello que la tendencia actual y, por consideraciones medio ambientales, sea a la elaboración de detergentes sin fosfatos. silicatos solubles Ablandan el agua y dificultan la oxidación de sustancias como el acero inoxidable o el aluminio. carbonatos Ablandan el agua perboratos Blanquea manchas persistentes agentes auxiliares sulfato de sodio En las formulaciones de detergentes en polvo, evita que este se apelmace facilitando su manejo. Sustancias fluorescentes o blanqueantes ópticos Absorben luz ultravioleta y emiten luz visible azul. Contrarresta la tendencia de la ropa blanca a ponerse amarilla. Este es meramente un efecto óptico ya que el ojo humano asimila el blanco azulado como blanco. Si no añadiésemos estos agentes veríamos la ropa blanca amarillenta.

DETERGENTE-PROCESOS INDUSTRIALES II, EXPO 02-04-2019 enzimas Las enzimas rompen las moléculas de las proteínas, por lo que ayuda a eliminar manchas con restos orgánicos como sangre, leche, etc. Son sensibles al pH y a otros compuestos y, necesitan un tiempo de actuación mayor al que se dispone normalmente en lavanderías industriales. Es muy utilizado en limpieza de ropa doméstica con ciclos de limpieza más largos. carboximetil celulosa Se absorbe por los tejidos e impide, por repulsión eléctrica que el polvo se adhiera a los mismos. estabilizadores de espuma En un lavado a altas revoluciones se hace imprescindible el uso de tensioactivos de espuma controlada o la adición de agentes antiespumantes o controladores de espuma. De lo contrario la espuma rebosaría de la lavadora. colorantes Efecto meramente estético. Hoy día se formulan detergentes azules, blancos, rosas, opacos y transparentes perfumes Al igual que el apartado anterior este apartado queda al gusto del consumidor o formulador. Es aconsejable poner notas discretas, ya que el olor final en la colada se obtendrá con la adición del suavizante. Las proporciones de los distintos componentes dependerán de la experiencia o el gusto del formulador, de los tensioactivos utilizados, así como de la concentración objetivo o el tipo de lavado objetivo (industrial o doméstico). Una vez aclarados estos conceptos básicos sólo queda animarles a formular su propio detergente, eso sí respetando todas las indicaciones aportadas en las fichas de seguridad correspondientes a la materias primas, así como las disposiciones reglamentarias del lugar donde se encuentre.