detergentes biodegradáveis
TRANSCRIPT
Albert Rodrigues
Gilmar da Veiga Pereira
Pablo Giannini
Renê Gonçalves Ramos
Thiago Wayne
Wendell Carvalho de Oliveira
Willian Borges Dias
Detergentes Biodegradáveis
Orientador
Professor Deusmaque Carneiro Ferreira
UNIUBE
MINAS GERAIS - BRASIL
2010Albert Rodrigues
Gilmar da Veiga Pereira
Pablo Giannini
Renê Gonçalves Ramos
Thiago Wayne
Wendell Carvalho de Oliveira
Willian Borges Dias
Detergentes Biodegradáveis
Trabalho de integralização apresentado ao
Departamento de Química da Universidade de
Uberaba, como parte das exigências da disciplina
de Oficinas Integradas do curso de Graduação em
Engenharia Química.
Orientador
Professor Deusmaque Carneiro Ferreira
UNIUBE
MINAS GERAIS - BRASIL
2010RESUMO
Detergentes são sais formados a partir da hidrólise básica de ácidos graxos. Em cada uma de suas extremidades possui uma polaridade diferente. É isso que faz com que essas substâncias tenham a propriedade de acumularem-se em interfaces de dois líquidos imiscíveis, que por sua vez diminuem sua tensão superficial levando consigo os mesmos, que são geralmente escoados por esgotos e acabam parando em rios. Grande parte dos tensoativos, no nosso caso os detergentes, não são biodegradáveis, ou seja, possuem cadeia ramificada, o que causa impacto ambiental devido a dificuldade da degradação dos mesmos pelas enzimas encontradas nos rios. É onde entra a utilização dos detergentes biodegradáveis, que possuem uma cadeia linear que é facilmente degradada, não havendo assim, impacto ambiental.
Palavras-chave: Tensoativos, Biodegradável, Detergentes.
ABSTRACT
Detergents are salts created from basic hydrolysis of fatty acid. Each other of their extremity have a different polarity. This permit that those substances have the propriety of to became accumulated on interfaces of two immiscible solutions, and by reducing their superficial tension they take those solutions that are generally flown to sewerage system and finish in to the rivers. Great number of the surfactants, in our case the detergents, which are not biodegradable, that is, they have branched chain that causes environmental impact due the difficulty of the degredation from enzymes found in the rivers. That’s why it’s important the use of biodegradable detergents, which have linear chain that is easily degredated, so there is not environmental impact.
Keywords: surfactants, biodegradable, detergents.
SUMÁRIO
Introdução................................................................................................................ 07
CAPTULO 1:DETERGENTES - O SURGIMENTO.......................................... 09
CAPITULO 2: FUNCIONAMENTO BÁSICO DE REAÇÃO........................... 11
2.1- Óleos e Gorduras.............................................................................................. 11
2.2- Ácidos Graxos Saturados e Insaturados ...................................................... 11
2.3- Sabões e Detergentes....................................................................................... 13
2.3.1- Atuação na Limpeza.................................................................................... 13
2.3.2- Quando os Detergentes não Funcionam..................................................... 17
CAPITULO 3: TENSÃO SUPERFICIAL........................................................... 18
3.1- Tensoativos....................................................................................................... 19
3.2- Classificação de Tensoativos........................................................................... 21
3.3- Tensoativos Biodegradaveis............................................................................ 22
CAPITULO 4: BIODEGRADAVEIS VC NÃODEGRADAVEIS..................... 23
4.1- Impactos Ambientais....................................................................................... 25
CAPITULO 5: PROCESSO DE PRODUÇÃO................................................... 27
5.1- Processo Produtivo na Fabricação do Detergente....................................... 28
5.1.1- Etapas importantes no processo de Produção do Detergente.................. 29
5.2-Caracteristica de Um Bom Detergente.......................................................... 30
5.3- Aditivos em Detergentes................................................................................ 30
Considerações Finais............................................................................................. 32
Bibliografia............................................................................................................ 33
LISTA DE FIGURAS
Figura 1: Pedra Sabão...................................................................................................................09
Figura 2: Banhos Públicos antes do Século XVIII.......................................................................10
Figura 3: Ácido graxo saturado, cadeia reta.................................................................................12
Figura 4: Ácido graxo Insaturado, cadeia curva .........................................................................12
Figura 5: Cadeia apolar, afinidade com gorduras e extremidade polar, afinidade pela água.......15
Figura 6: Estrutura de uma Miscela.............................................................................................15
Figura 7: Uma micela pode conter centenas de moléculas de sais de ácidos graxos...................16
Figura 8: Detergente aniônico......................................................................................................16
Figura 9: Detergente catiônico....................................................................................................16
Figura 10: Eutrofização...............................................................................................................17
Figura 11: Resultante da interação..............................................................................................18
Figura 12: Moeda flutuando graças a tensão superficial.............................................................19
Figura 13: Emulsão.....................................................................................................................20
Figura 14: Estrutura do alquil benzeno sulfonato de sódio e do propeno..................................24
Figura 15: Estrutura do alquil benzeno sulfonato de sódio linear..............................................24
Figura 16: Detergentes formados em rios..................................................................................25
Figura 17: Primeira fase para a produção do detergente............................................................27
Figura 18: Segunda fase para a produção do detergente............................................................28
LISTA DE TABELAS
Tabela 1: Tabela de Tensoativos.....................................................................................22
Tabela 2: Detergente Doméstico.....................................................................................29
INTRODUÇÃO
Detergentes são substâncias anfifílicas, ou seja, apresentam uma parte apolar provida de
uma cadeia de hidrocarbonetos e uma parte polar de um íon seja ele catiônico ou aniônico
também pode ser anfótero e não iônico, por apresentar estas duas partes ele consegue ligar dois
líquidos imiscíveis. Podem ser provados pelo o uso de detergentes para remoção de gorduras
uma vez que gorduras são ésteres derivados de ácidos graxos e glicerol formando assim os
chamados de triglicerídeos. A forma que estas gorduras são removidas é que é o problema, pois,
uma vez que limpos eles se escorrem pelos esgotos e acabam em lagos e rios (Maniasso, 2001).
Estes detergentes podem ser biodegradáveis e não biodegradáveis, uma vez que um
detergente biodegradável pode ser facilmente degradado por colônia de bactérias o que não
causa efeito no meio ambiente, enquanto os não biodegradáveis acumulam-se na superfície de
rios formando uma espuma que após várias reações em cadeia, a quantidade de oxigênio
existente na água cai bruscamente (Regis, 2009).
Para compreender totalmente ação destes detergentes e seus devidos impactos é
favorável terem conhecimento de como eles atuam e conhecer os chamados tensoativos que
sensibiliza as moléculas aumentado a área de atuação, diminuindo assim a tensão superficial
(Prista e Alves, 1992).
Como dito por Shreve e Brink (1997):
[...] os detergentes atuam ligando uma parte apolar em uma polar, pois eles possuem uma cadeia longa derivada de um hidrocarboneto sendo esta hidrófoba, ou seja, ela não consegue interagir com água sendo assim imiscível a água, mas miscível a um triglicerídeo sendo este apolar. Possui também uma parte polar chamada parte ativa sendo esta hidrófila, ou seja, polar, sendo a água polar, estas serão miscíveis. A partir deste conhecimento o funcionamento é simples: a parte apolar interage com a gordura ao mesmo tempo que a parte polar reage com a água, este efeito forma uma molécula de gordura em seu interior interagido com a parte apolar do detergente enquanto a sua volta a água reage com a parte polar, este efeito é chamado de micela [...].
Os tensoativos ou surfactantes atua sensibilizando as superfícies das moléculas
aumentado o tempo e criando as emulsificações. Esta tensão superficial é um efeito que ocorre
na superfície de um líquido levando este a criar uma espécie de membrana elástica, esta reduz a
face de atuação destas micelas, devido a força de coesão. Tensoativos tem esta capacidade de
modificar sistemas reacionais, sua atuação é semelhante a do detergente, pois este atua criando
campos miscelares, fazendo assim que solubilize espécies de baixa solubilidade (Maniasso,
2001).
7
Atuando junto com os detergentes a emulsificação tem maior rendimento já que ele age
posicionando na interface das duas soluções estabilizando a emulsão, sendo que sem eles a
tensão superficial faria com que a emulsificação lentamente voltasse a sua posição inicial
separando em duas fases (Tito e Canto, 1998).
O grande uso de tensoativos causa grandes impactos ambientais. Devido isto, novos
tensoativos biodegradáveis foram desenvolvidos. Juntamente, detergentes biodegradáveis
entraram em uso (Pedro, 2010).
A diferença entre os biodegradáveis e os não biodegradáveis vem do fato da cadeia
carbônica, onde, os não biodegradáveis possuem ramificações ao longo da cadeia. Segundo Tito
e Canto (1998):
[...] estes detergentes, quando lançados aos esgotos, acabam parando em rios e lagos que possuem enzimas capazes de decompor cadeias lineares, mas elas não conseguem identificar cadeias ramificadas, assim, estes detergentes não são degradados ficando na superfície destes lagos e rios formando uma espuma que impede a passagem de luz solar através da água. Isso faz com que algas do fundo destes locais morram e apodreçam. Este apodrecimento consome o oxigênio contido na água, causando, assim, a morte de peixes e a contaminação da água [...].
Por outro lado, os detergentes biodegradáveis não possuem ramificação, ou seja, são
consideradas lineares. Assim, quando estes chegam aos rios, as enzimas lá existentes,
conseguem quebras as moléculas de cadeias lineares degradando, assim, o detergente (Regis,
2009).
O objetivo da pesquisa é mostrar como agem estes detergentes e mostrar porque utilizar
um produto verde, ou seja, propor o uso de um produto que não causa danos ao meio ambiente e
tem o mesmo efeito de limpeza que um não biodegradável.
8
CAPÍTULO 1
DETERGENTES: O SURGIMENTO
O sabão era conhecido pela maioria das culturas antigas, que o usavam tanto para o
corpo quanto para a roupa. A partir do século II, várias cidades tornaram-se importantes centros
produtores de sabão e a maioria estava por toda a área do Mediterrâneo (Pangea, 2006).
Figura 1: Pedra Sabão
Fonte: Disponível em <http://www.portalsaofrancisco.com.br/alfa/historia-do-sabao/historia-do-sabao-
3.php> Acesso em 15 mar 2010.
Durante o século XV, um dos principais núcleos de vida social nas cidades eram os
banhos públicos. Depois, estes foram considerados imorais e então o sabão passou a ser evitado.
Vestia-se a mesma roupa durante semanas e os odores eram disfarçados com perfumes. Não se
apreciou o sabão até o início do século XVIII, quando médicos se deram conta da importância
da higiene pessoal para a saúde. Além disso, a industrialização e as importações de matérias-
primas baratas das colônias facilitaram a fabricação de sabões em grande escala. (Pangea,
2006).
9
Figura 2: Banhos Públicos antes do Século XVIII
Fonte: Disponível em: <http://www.portalsaofrancisco.com.br/alfa/historia-do-sabao/historia-do-sabao-
3.php> Acesso em 15 mar 2010
À medida que mais médicos prescreviam a "cura da água", a idéia de banho foi-se
tornando mais aceitável e os sabões que estavam restritos apenas a lavar roupas aos poucos
voltavam aos banhos, e atualmente, a maioria de produtos que existem no mercado não são
verdadeiros sabões, mas sim detergentes criados a partir de materiais derivados do petróleo
(Reis, 2009).
Nos anos 30 surgiu o primeiro detergente de roupas, o Dreft, da Procter & Gamble.
Desde os anos 30 e 40, os detergentes de roupas se tornaram uma necessidade doméstica e são
usados em todo o mundo para limpar têxteis. Hoje os detergentes são eficientes para limpar as
roupas e pratos com água em temperatura normal, além de serem aplicados em diversos outros
setores da economia (Frydendall, 2009).
Podemos dizer que suas maiores instalações são: detergentes para lavar roupas e louças
e para linhas institucionais industriais (Detergentes, 2009).
CAPÍTULO 2
10
FUNCIONAMENTO BÁSICO DE REAÇÃO
2.1- ÓLEOS E GORDURAS
Existe na natureza um grande número de substâncias denominadas ésteres. Trata-se de
óleos e gorduras, que freqüentemente estamos utilizando no nosso dia-dia. Ésteres são derivados
de um álcool e de um ácido, sendo que o álcool em questão é o glicerol ou glicerina. Os ácidos
que reagem com o glicerol, e formam os óleos e as gorduras são os chamados ácidos graxos,
que são ácidos carboxílicos que possuem cadeia carbônica longa, em geral com doze ou mais
átomos de carbono (Tito e Canto, 1998).
Os ácidos graxos normalmente usados são o oléico, o esteárico e o palmítico,
encontrados sob a forma de ésteres de glicerina (oleatos, estearatos e palmitatos) nas substâncias
gordurosas (Civita, 1974).
Os sabões são feitos pela saponificação de gorduras e óleos. Qualquer reação de um
éster com uma base para produzir um álcool e o sal de ácido é chamada uma reação de
saponificação (Allinger, 1976).
2.2- ÁCIDOS GRAXOS SATURADOS E INSATURADOS
Saturados: Apresentam apenas ligações simples entre os carbonos.
Insaturados: Apresentam ligações duplas na cadeia carbônica.
À temperatura ambiente os ácidos graxos saturados são sólidos, e os insaturados estão
no estado líquido. Essa diferença de pontos de ebulição está ligada à fórmula estrutural desses
compostos, os ácidos graxos saturados apresentam cadeias carbônicas “retas”, e os insaturados
cadeias em “curva”. (Tito e Canto, 1998).
11
Figura 3: Ácido graxo saturado, cadeia reta.
Fonte: Disponível em: <http://www.portalsaofrancisco.com.br/alfa/historia-do-sabao/historia-do-sabao.php> Acesso em 20 mar 2010
Figura 4: Ácido graxo Insaturado, cadeia curva.Fonte: Disponível em <http://www.portalsaofrancisco.com.br/alfa/historia-do-sabao/historia-do-sabao.php> Acesso em 20 mar 2010
12
A finalidade de se entender um pouco como agem e funcionam esses ácidos graxos que
reagem com o glicerol e formam os óleos e gorduras, leva-se se a pensar sobre um assunto que
vem causando muita preocupação, e envolve esses óleos e gorduras, que é a maneira com que
esses óleos são “limpos” digamos assim, da natureza, que é através dos sabões e detergentes.
(Shreve e brink, 1997).
2.3- SABÕES E DETERGENTES
Uma vez que óleos e gorduras são ésteres, eles sofrem reação de hidrólise ácida ou
básica. A hidrólise ácida produzirá simplesmente o glicerol e os ácidos graxos constituintes. Já a
hidrólise básica produzirá o glicerol e os sais desses ácidos graxos. Esses sais são denominados
sabões e detergentes.(Tito e Canto, 1998).
Os detergentes apresentam uma eficiência muito maior do que os sabões, pois os sabões
são precipitados, e por isso não são eficientes com águas duras ou ácidas, ao contrário dos
detergentes.(Shreve e Brink, 1997).
2.3.1-Atuação na limpeza:
A água por si só não consegue remover óleos e gorduras, isso acontece porque as
moléculas de água são polares, e as de óleo são apolares. É aí que os detergentes ganham
destaque, porque eles conseguem “jogar nos dois times”, diga-se assim (Tito e Canto, 1998).
Sabe-se que os detergentes são misturas de várias outras substâncias, cada qual
escolhida para efetuar uma ação particular durante a limpeza. O novo conceito de tensoativos,
incluem os surfactantes, detergentes, entre outros. Segundo Shreve e Brink (1997):
[...] todos devem a respectiva atividade a uma modificação das propriedades de uma camada superficial que separa duas fases em contato. A maioria dos agentes tensoativos tem grupos hidrófilos em uma extremidade da molécula e grupos hidrófobos na outra extremidade. Os detergentes têm excepcionais propriedades de remoção de sujeira. Existem detergentes para serviços leves e outros para serviços pesados [...]
Durante as décadas de 70 e 80, a composição dos detergentes sofreu rápidas mudanças
em virtude de considerações ecológicas. A evidência experimental mostrou que os fosfatos dos
13
detergentes podem contribuir para a eutrofização dos lagos, e, por isso, o uso dos fosfatos foi
proibido em algumas áreas dos estados Unidos. Diversos substitutos foram introduzidos, mas
também apresentaram riscos, e foram proibidos (Shreve e Brink1997).
A posição tomada pela indústria de detergentes foi que o fosfato, nos despejos,
pudessem ser removidos, mediante tratamento especial nas estações de tratamento e que, tendo
em vista a inocuidade tóxica dos fosfatos, a substituição dos fosfatos seria a solução mais
desejável. Mas é preciso o teste de novas substâncias que não causem danos ao meio ambiente
(Shreve e brink, 1997).
Os surfactantes dos detergentes efetuam na lavagem a ação da limpeza primária e de
espumejamento mediante o mesmo mecanismo de redução da tensão superficial. O processo de
limpeza consiste em:
Molhagem completa da sujeira e da superfície do material que está sendo lavado pela
solução de detergente;
Remoção da sujeira da superfície;
Manutenção da sujeira numa solução ou suspensão estável.
Na água de lavagem os detergentes aumentam a molhabilidade da água, de modo que
ela possa penetrar mais facilmente nos tecidos e atingir as sujeiras. Principia, então, a remoção
do sujeira. De acordo com Shreve e Brink (1997),
[...] cada molécula da solução de limpeza pode ser considerada uma cadeia comprida. Uma extremidade da cadeia é hidrófila e a outra é hidrófoba. As extremidades dessas moléculas são atraídas por uma partícula de sujeira e a envolvem. Ao mesmo tempo, as extremidades hidrófilas puxam as moléculas e as partículas de sujeira, presas ao tecido, e laçam-nas na água de lavagem. Esta é a ação que, combinada com a agitação mecânica da máquina de lavar, faz com que o detergente remova a sujeira. Suspenda-a na água e impeça que se deposite de novo nas roupas [...]
Reguladores de espuma são comumente adicionados para minimizar a tendência
espumante do detergente, neste caso, as alcanolamidas de ácidos graxos também têm esta
função. Os principais requisitos para uma substância mostrar capacidade reguladora de espuma
são baixa solubilidade em água e alta pressão superficial distribuída (Fonseca-Prista, 1993).
Estes podem ser reguladores ou supressores usados freqüentemente como surfactantes.
Um exemplo desses reguladores são os ácidos graxos de cadeia longa. (Shreve e Brink, 1997).
Os reforçadores aumentam o poder do detergente. Atuam com mais versatilidade que a
de simples abrandadores de água. Eles impedem também a redeposição da sujeira da água de
14
lavagem sobre os tecidos. Segue o modelo da forma do detergente, as extremidades possuem
propriedades coligativas diferentes. Enquanto uma possui afinidade pela água (polar) a outra
possui afinidade com gorduras e outras substâncias não solúveis (apolares): (Shreve e
Brink1997).
Figura 5: Cadeia apolar, afinidade com gorduras e extremidade polar, afinidade pela água.
Fonte: Disponível em: <http://www.portalsaofrancisco.com.br/alfa/historia-do-sabao/historia-do-
sabao.php> Acesso em 19 mar 2010
A parte da cauda é apolar e a parte da “cabeça” é polar, isso é que faz com que essas
moléculas tenham a propriedade de acumularem-se em interfaces de dois líquidos imiscíveis ou
na superfície de um líquido. Eles emulsificam as gorduras ou matérias orgânicas devido a
propriedade de suas moléculas possuírem uma parte hidrófila, que atrai moléculas de água, e
uma parte lipófila, que é hidrófoba, (não se mistura com a água). Essa propriedade é obtida ao
oxidar um ácido graxo de cadeia longa como, por exemplo, palmítico, esteárico ou oléico com
uma base alcalina, freqüentemente, de sódio, potássio ou cálcio. Este processo é denominado
saponificação. O extremo da molécula que contém o ácido graxo é lipófilo, e o que contém o
átomo alcalino é hidrófilo. Dessa maneira ao lavar-se algo que esteja sujo de óleo forma-se a
micela (Tito e Canto, 1998).
Figura 6: Estrutura de uma Miscela
Fonte: Disponível em <wikmedia.org> Acesso em 09 mar 2010
15
A micela é uma gotícula microscópica de gordura envolvida por moléculas de sabão,
orientadas com cadeia apolar para dentro, interagindo com o óleo, e a extremidade polar para
fora interagindo com a água. A água “enxerga” apenas a parte externa da micela, que é polar.
Assim, essa micela é facilmente levada pela água. (Tito e Canto, 1998).
Figura 7: Uma micela pode conter centenas de moléculas de sais de ácidos graxos
Fonte: Disponível em <http://www.portalsaofrancisco.com.br/alfa/historia-do-sabao/historia-do-
sabao.php> Acesso em 22 mar 2010
O Processo de formação das micelas é denominado emulsificação. O detergente atua
como emulsificante, ou seja, ele tem a propriedade de fazer com que o óleo se disperse na água
na forma de micelas. (Tito e Canto, 1998).
Os detergentes podem ser aniônicos ou catiônicos, dependendo da carga do íon orgânico
responsável pela limpeza (Tito e Canto, 1998).
SO3-Na+
Figura 8: Detergente aniônico
Fonte: Disponível em <www.uploadwkmedia.org> Acesso em 10 mar 2010
NH+ Cl-
Figura 9: Detergente catiônico
Fonte: Disponível em <www.uploadwkmedia.org> Acesso em 10 mar 2010
16
2.3.2- Quando os detergentes não funcionam
Em certas regiões a água é rica em íons Ca2+ e Mg2+. Esse tipo de água é chamado de
água dura. Nela os detergentes não atuam de modo satisfatório, pois ocorre uma reação entre
esses cátions e o ânion do sabão, formando um precipitado, composto insolúvel. Isso pode
diminuir ou até mesmo eliminar a eficiência da limpeza. (Tito e Canto, 1998).
Para resolver essa situação adiciona-se ao produto uma substância conhecida como
agente sequestrante, cuja função é precipitar os íons Ca2+ e Mg2+ antes que eles precipitem o
sabão. (Osório e Oliveira, 2000).
Há, no entanto, um inconveniente no uso desses agentes: eles são nutrientes de algas e,
quando vão parar na água, favorecem a proliferação delas. Esse crescimento exagerado impede
a entrada de luz solar, assim as algas do fundo morrem por falta de luz, e começam a apodrecer.
Esse apodrecimento consome oxigênio da água, o que , por sua vez acarreta a morte dos peixes.
(Tito e Canto, 1998).
Esse processo é chamado de eutrofização:
Figura 10: Eutrofização
Fonte: Disponível em <www.acif.org.br> Acesso em 09 mar 2010
17
CAPITULO 3
TENSÃO SUPERFICIAL
Tensão superficial é um efeito que ocorre na camada superficial de um líquido
que leva a superfície a comportar-se como uma membrana elástica. Como no líquido as
moléculas tendem a interagir com as outras moléculas que a rodeiam, o raio de
interação destas moléculas é pequeno e acaba interagindo somente com aquelas
próximas (Prista-Alves, 1992).
Figura 11: Resultante da interaçãoFonte: Disponível em <http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/fluidos/tension/introduccion/introduccion.htm> Acesso em 07 mar 2010
A)No interior do líquido;
B)Nas proximidades da superfície;
C)Na superfície.
Na física este efeito de interação é dado como uma resultante nula pelo fato das moléculas centrais se interagirem em todas direções pelas moléculas vizinhas. Neste caso considere uma molécula pelo ponto vermelho(A) percebe que a resultante de suas foças é nula. Ja no ponto (B) pelo fato de haver maior número de moléculas acima do que abaixo a resultante se direciona a parte inferior do líquido. No caso(C) não há moléculas que interajam na parte superior do líquido fazendo com que a resultante seja maior que no caso B e tendo a direção partindo da superfície para o interior (Koshkin-
Shirkévich, 1975) .
18
Figura 12: Moeda flutuando graças a tensão superficialFonte: Disponível em <http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:2006-01-15_coin_on_water.jpg> Acesso em 07 mar 2010
Isto explica o fato de formar a película elástica na superfície, esta mesma
película responsável pelo fato de agulhas ou finas lâminas de metal flutuarem apesar de
sua densidade ser maior o mesmo efeito ocorre com os insetos que caminha sobre a
agua. O uso de surfactantes(tensoativos) e dertegentes reduzem esta tensão rompendo as
forças de coesão deste líquido (Prista-Alves, 1992).
3.1 TENSOATIVOS
Os tensoativos, ou também chamados de surfactantes, atuam diminuindo a
tensão supeficial entre dois líquidos. Também podem ser chamados de emulgentes, pois,
conseguem mater a emulsão. A explicação disto é que estas emulsões ocorrem entre
dois líquidos imiscíveis. Estes tensoativos atuam prinipalmente na interação óleo-água
aumentando a emulsão, ou seja, diminuindo a tensão superficial entre estes dois líquidos
(Maniasso, 2001).
19
Figura 13: EmulsãoFonte: Disponível em <http://pt.wikipedia.org/wiki/Emuls%C3%A3o> Acesso em 07mar 2010
A.. Dois líquidos imiscíveis separados em duas fases (I e II). B. Emulsão da fase
II dispersa na fase I. C. A emulsão instável progressivamente retorna ao seu estado
inicial de fases separadas. D. O surfactante se posiciona na interface entre as fases I e II,
estabilizando a emulsão (Prista e Alves, 1992).
Os tensoativos tem uma importância em química analítica principalmente a sua
capacidade de modificar propriedades reacionais aumentando sensibilidade e
seletividade, as caracteristicas principais do uso de tensoativos leva a formação de
ambientes micelares. São frequentemente empregados em um meio reacional fazendo
com que sulubilize espécies de baixa sulubilidade, tambem permite modificar o
equilíbrio das reações químicas, do tipo reativo(eletrofílico, nucleofílico) e do tipo
(catiônica, aniônica) da micela (Maniasso, 2001).
20
O emprego de ambientes miscelares se refere-se no meio reacional aumentando
a seletividade e a sensibilidade, atuando em reações catalíticas, tambem pode ser
empregado na separação em duas fases isotrópicas, na etapa de concentração e
separação. O uso de tensoativos nos mais diferentes produtos eram relativos ao emprego
de compostos não biodegradáveis, os quais proporcionavam sérios problemas de
contaminações ambientais. O tensoativo típico possui a estrutura R-X, onde R e cadeia
carbônica apolar (hidrocarboneto) variando de 8-18 átomos (normalmente Linear) e X é
o grupo (cabeça) iônica (polar) (Maniasso, 2001).
3.2- CLASSIFICAÇÃO DE TENSOATIVOS
Um tensoativo pode ser classificado como catiônicos, aniônicos, não iônicos e
anfóteros (Pedro, 2010).
Tensoativos catiônicos em geral possui uma formula R_X+Y-, onde R representa
uma cadeia carbônica (hidrocarboneto), X é um elemento catiônico pode ser
N,P,S,As,Te,Sb,Bi e os Halogênios, e Y é um contra íon (Mello, 2005).
Tensoativos aniônicos são aqueles que possuem sais graxos com metais
alcalinos ou alcalinos terrosos, ácidos sulfúrico, sulfônico e fosfórico contendo um
substituinte de hidrocarbonetos saturado ou insaturado (Pedro, 2010).
Os anfóteros possuem grupos aniônicos e catiônicos no meio hidrofóbico
(Mello, 2005).
Os tensoativos não iônicos são derivados de ésteres de áçidos graxos, ésteres de
carboidratos, polialcoóis e polioxietileno. Ainda segundo Maniasso (2001), veja uma
tabela logo abaixo sobre alguns tensoativos aplicados em meio micelares:
21
Tabela 1: Tabela de tensoativos:
Fonte: Disponível em<http://www.scielo.br/scielo.php?pid=S0100_40422001000100015&script=sci_arttext> Acesso em 10 mar 2010
3.3- TENSOATIVOS BIODEGRADÁVEIS
O uso de tensoativos nos mais diferentes produtos eram relativos ao emprego de
compostos não biodegradáveis, os quais proporcionavam sérios problemas de
contaminações ambientais. Para solucionar estes problemas novos tensoativos
biodegradáveis foram desenvolvidos. O desenvolvimento destes novos produtos
associados aos já existentes proporcinaram um incremento do uso destes tensoativos
(Pedro, 2010).
Tensoativos orgânicos são compostos anfifílicos que formam micelas em
solução. Estes tensoativos incluem lipídeos simples, lipídeos complexos e ácidos
bílicos. Tensoativos biodegradáveis também são chamados de tensoativos verdes, pois,
podem ser degradados por microbactérias no meio ambiente, reduzindo, assim o
impacto ambiental (Maniasso, 2001).
22
CAPÍTULO 4
BIODEGRADÁVEL VS NÃO BIODEGRADÁVEL
Os produtos de limpeza sempre estiveram atrelados a problemas ambientais. Antes
mesmo do aparecimento dos produtos sintéticos, o sabão já apresentava o problema de deixar as
águas muito alcalinas (duras), deixando também uma película insolúvel sobre a superfície da
água. Na década de 1960, foram elaboradas leis na Europa para limitar a grande quantidade de
espuma que geravam os detergentes sintéticos (Juran, 2010).
De acordo com Conpet (2010) atualmente, os níveis de fosfatos nos detergentes são
controlados por lei. Entretanto, o acúmulo dessas substâncias nos rios, lagos e praias, que
recebem esgotos, pode prejudicar a vida das plantas e animais que vivem nestes locais. Isto
porque formam uma espuma branca ("cisne-de-detergente") que reduz a penetração do oxigênio
do ar na água, diminuindo assim o oxigênio disponível na água para respiração desses seres. Os
fosfatos também favorecem a multiplicação de algas vermelhas, que em excesso também
prejudicam a oxigenação da água (processo chamado de eutrofização das águas). Outra
preocupação é com a degradação do produto.
Os primeiros detergentes produzidos apresentavam problemas com relação à
degradação pelo meio ambiente, tornando-se altamente poluidores, pois permaneciam nas águas
de rios, lagos, etc. por um período muito grande. Neste caso, devido à permanente agitação das
águas, causavam a formação de muita espuma, cobrindo a superfície de rios, estações de
tratamento e redes de esgoto. (Neto, 2010).
É importante ressaltar que esta poluição ocorre não apenas pelo despejo individual de
uma substância ou outra, mas também pela reação química resultante da soma dos inúmeros
produtos de limpeza que usamos em nossas residências: detergentes, sabão em pó, amaciante,
sabonetes, shampoos, cremes dentais, desinfetantes, limpa-vidros, água sanitária ( com 2% de
cloro ativo), amoníaco, entre outros. Essa combinação potencializa os impactos sobre a
qualidade das águas, sobre a fauna e flora dos ecossistemas, assim como aumenta o perigo para
as populações que consumirem estas águas ou se alimentarem desses animais aquáticos
posteriormente (Branco, 1990).
Nesse período, a base para a fabricação dos detergentes era o propeno, um gás incolor
obtido, principalmente, do “cracking” da nafta (produto da destilação do petróleo). A utilização
deste composto na fabricação de detergentes originava tensoativos com cadeias ramificadas, ou
seja, que possuem radicais carbônicos adjacentes e, portanto, de difícil degradação pelas
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bactérias. Assim sendo, os problemas causados por estes detergentes estavam relacionados às
estruturas de suas moléculas (Civita, 1974).
Figura 14: Estrutura do alquil benzeno sulfonato de sódio e do propenoFonte: Disponível em:<http://www.nossofuturoroubado.com.br/arquivos/junho_09/quimica_dos_saboes.PDF> Acesso em 15
mar 2010
Compostos com o alquil benzeno sulfonato de sódio, apresentado na Figura 14, foram
proibidos em todos os países industrializados a partir de 1965. Observe a existência de metilas
(-CH3) que partem da cadeia principal e formam as ramificações. É justamente a existência
destas que dificulta a degradação da molécula. Devido a esse fato, esse tipo de detergente foi,
com o passar do tempo, sendo substituído por outros que possuíam maior degradabilidade .
No Brasil, certos tipos de detergentes continuaram à venda por tempo maior que nos
países industrializados. A legislação brasileira envolvendo controle de poluição causada por
detergentes nos cursos de água só foi promulgada no dia 15 de Janeiro de 1976, onze anos após
a proibição da utilização destes produtos na Europa e nos Estados Unidos (Neto, 2010).
A Figura a seguir mostra a estrutura de um tipo de detergente biodegradável:
Figura 15: Estrutura do alquil benzeno sulfonato de sódio linearFonte: Disponível em:<http://www.nossofuturoroubado.com.br/arquivos/junho_09/quimica_dos_saboes.PDF> Acesso em 15 mar 2010
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No Brasil, como a Orniex, Gessy-Lever, Henkel e Colgate-Palmolive, chegaram a pedir
ao governo mais quatro anos para se adequarem ao novo sistema produtivo. No final do ano de
1980, dos detergentes produzidos e consumidos no Brasil, 80% ainda eram não biodegradáveis.
Os detergentes começaram a ser produzidos a parir de 1960 e atualmente são utilizados no
mundo inteiro. Esse tipo de composto possui cadeia carbônica linear similar aos tipos de cadeias
encontradas nas moléculas dos sabões (Neto, 2010).
4.1- IMPACTOS AMBIENTAIS CAUSADOS PELO DETERGENTE
Atualmente, os níveis de fosfatos nos detergentes são controlados por lei. Entretanto, o
acúmulo dessas substâncias nos rios, lagos e praias, que recebem esgotos, pode prejudicar a vida
das plantas e animais que vivem nestes locais. Isto porque formam uma espuma branca ("cisne-
de-detergente") que reduz a penetração do oxigênio do ar na água, diminuindo assim o oxigênio
disponível na água para respiração desses seres. Os fosfatos também favorecem a multiplicação
de algas vermelhas, que em excesso também prejudicam a oxigenação da água (processo
chamado de eutrofização das águas). Outra preocupação é com a degradação do produto.
(Conpet, 2010).
Figura 16: Detergentes formados em riosFonte: Disponível em <http://www.brasilescola.com/quimica/por-que-detergentes-poluem.htm> Acesso em 17 mar 2010
Já os detergentes biodegradáveis apresentam componentes enzimáticos que aceleram
reações químicas e promovem a remoção de sujidades de superfícies. Esses detergentes
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apresentam ampla aplicação, devido à sua ação específica e redução da poluição ambiental
Assim sendo, os problemas causados por detergentes não-biodegradáveis estavam
relacionados às estruturas de suas moléculas. (UNIMONTES, 2004).
O próximo capítulo nos retratará o processo de produção do detergente.
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CAPÍTULO 5
PROCESSO DE PRODUÇÃO
O detergente, assim como o sabão, está enquadrado na classe dos tensoativos, pois é
uma substância que diminui a tensão superficial dos líquidos (Costabile, 1993).
Produzido inicialmente por meio de derivados do petróleo devido à escassez de óleos e
gorduras necessárias para a fabricação do sabão motivado pela segunda guerra mundial. Passou
então a ser um produto sintético de grande uso no cotidiano por sua forte ação de limpeza (Neto,
2010).
Inicialmente, a base de fabricação de um detergente era o propeno, um gás liquefeito do
petróleo. Porém a utilização do propeno para a fabricação de detergentes originava tensoativos
com cadeias ramificadas, sendo estes de difícil degradação pelas bactérias, tornando assim o
produto como não biodegradável (Neto, 2010).
Após 1960 começaram a serem produzidos detergentes a partir de alquil benzeno
sulfonato de sódio linear. Este tipo de composto não possui ramificações em suas cadeias
carbônicas, se assimilando muito aos tipos de cadeias carbônicas encontradas nas moléculas de
sabão produzidos a parir de óleos animais e vegetais, sendo que tal estrutura favorece a
degradação do mesmo por microorganismos (Civita, 1974).
Uma formar simples para a produção de detergentes é a partir da sulfonação de alcanos.
Primeira fase para a produção do detergente:
H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |H-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-H + H2SO4 → H-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-SO3H + H2O | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H
(Decano) (Ácido Decano Sulfonico)
Figura 17: Primeira fase para a produção do detergenteFonte: Disponível em <http://www.iq.ufrgs.br/aeq/html/publicacoes/matdid/livros/pdf/sabao.pdf> Acesso em 11 mar 2010
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Segunda fase compreendida pela reação de neutralização e obtenção do detergente:
H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |H-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-SO3H + NaOH → H-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-SO3Na + H2O | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H
(Ácido Decano Sulfonico) (Decil Sulfonato de Sódio – Detergente)
Figura 18: Segunda fase para a produção do detergenteFonte: Disponível em <http://www.iq.ufrgs.br/aeq/html/publicacoes/matdid/livros/pdf/sabao.pdf> Acesso em 11 mar 2010
Existem muitas outras formas de obtenção de tensoativos sintéticos de detergentes para
as mais diversas finalidades, tais como, a lavagens de roupas, pisos, louças, automóveis e
outros, e estes ainda podem variar em sua forma de apresentação como em líquidos, flocos, pós
ou barras, conforme a necessidade e a finalidade (Costabile, 1993).
5.1- PROCESSO PRODUTIVO NA FABRICAÇÃO DO DETERGENTE
Segundo informações técnicas divulgadas pelo Instituto de Desenvolvimento Integrado
de Minas Gerais (INDI) por meio do programa Perfis Industriais O processo de produção de
detergentes e desinfetantes líquidos é simples e consiste, basicamente, na mistura, sob agitação,
dos ingredientes na proporção e quantidades indicadas nas fórmulas (INDI, 2009).
O mesmo programa apresenta ainda formula e descrição sumária do processo produtivo
mais comum em se tratando de detergentes tensoativos. O qual é representado no quadro
abaixo.
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Tabela 2: Detergente Doméstico:
Detergente doméstico:
Formula: Trietanolamina 6% Lixívia de soda caustica 9% Água 78% Formol comercial 2% Essência 0,4% Cloreto de sódio 3% a 5% Corante 1%
Fonte: http://www.iq.ufrgs.br/aeq/html/publicacoes/matdid/livros/pdf/sabao.pdf
5.1.1- ETAPAS IMPORTANTES NO PROCESSO PRODUTIVO DO DETERGENTE
Ainda segundo o INDI, para a produção de um detergente é necessário observar
algumas etapas importante no processo produtivo são elas:
Neutralização
Dissolver a soda cáustica em água. Adicionar aos poucos, sob agitação, a
trietanolamina, evitando a formação de espuma.
Correção do pH
Após total dissolução, acertar o pH entre 7 e 8, adicionando soda cáustica ou
trietanolamina.
Aditivação
Adicionar o emulsificante (formol) e a essência na quantidade suficiente para
formulação.
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Ajuste da viscosidade
Adicionar o cloreto de sódio e agitar suavemente para que a mistura fique bem
homogênea.
Adição de corante
Adicionar o corante nas quantidades suficientes para a formulação. O produto
deve permanecer em repouso por um período de 12 horas. Quanto aos corantes e essências
utilizados, os mais comuns são os que combinam o verde/limão, vermelho/maçã e o neutro, que
utiliza somente o corante amarelo.
5.2- CARACTERISTICAS DE UM BOM DETERGENTE
Solubilidade rápida e completa.
Não ser corrosivo.
Capacidade de reduzir a tensão superficial da água.
Ação penetrante.
Poder emulsificante.
Capacidade de dissolver resíduos sólidos.
Ação dispersante.
Ser econômico.
Ser atóxico.
Ser estável durante a estocagem.
5.3- ADITIVOS EM DETERGENTES
Nos produtos de limpeza em geral existem vários aditivos para melhorarem seus
desempenhos, reduzirem custos de produção entre outros benefícios. No detergente não é
diferente (Osório e Oliveira, 2001).
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Os aditivos mais comuns em detergentes, e em produtos de limpeza de um modo geral,
têm como característica retirar íons metálicos da água, obter detergentes neutros, diminuir o pH
da água, eliminar odores desagradáveis, diminuir o efeito espumante entre outros (Neto, 2010).
Os agentes precipitantes como os carbonatos e os agentes quelantes como os fosfatos
aparecem praticamente em todo tipo de produto de limpeza e atua de forma a reduzir ou retirar
íons de metais como o cálcio e o manganês responsáveis pela formação da chamada água dura.
Estes metais presentes em água reduzem o efeito dos sabões ou detergentes prejudicando a ação
dos tensoativos aniônicos (Neto, 2010).
O carbonato de sódio (Na2CO3) e o bicarbonato de sódio (NaHCO3) podem ser
utilizados para corrigir o pH dos detergentes neutralizando sua acidez natural. E os fosfatos
como o trifosfato de sódio (Na5P3O10) também auxiliam na redução da acidez da água (Osório
e Oliveira, 2001).
Para a eliminação de odores desagradáveis e também com efeito anti-séptico adicionam-
se bórax (tetraborato de sódio hidratado - Na2B4O7 . H2O) e o óxido de zinco (ZnO).
Os aditivos utilizados em maior percentagem em detergentes e produtos de limpeza são,
sem dúvidas, os fosfatos, pois alem de aumentarem o poder de limpeza do detergente, barateiam
os custos do produto final e são atóxicos (Osório e Oliveira, 2001).
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CONSIDERAÇÕES FINAIS
O Primeiro Detergente que surgiu foi o detergente para roupas nos anos 30, se tornando
uma necessidade domestica, mas apresentavam problemas com relação à degradação pelo meio
ambiente, tornando-se altamente poluidores, pois permaneciam nas águas de rios, lagos, etc. por
um período muito grande. Neste caso, devido à permanente agitação das águas, causavam a
formação de muita espuma, cobrindo a superfície de rios, estações de tratamento e redes de
esgoto
Durante as décadas de 1970 e 1980, a composição dos detergentes sofreu rápidas
mudanças em virtude de considerações ecológicas.
O Detergente que menos causa danos ao meio ambiente é o Biodegradavel.
Hoje eles podem ser biodegradáveis e não biodegradáveis, uma vez que um detergente
biodegradável pode ser facilmente degradado por colônia de bactérias o que não causa efeito no
meio ambiente, enquanto os não biodegradáveis acumulam-se na superfície de rios formando
uma espuma que impede a entrada de oxigênio na água.
O detergente, assim como o sabão, está enquadrado na classe dos tensoativos, pois é
uma substância que diminui a tensão superficial dos líquidos. Os aditivos mais comuns em
detergentes, e em produtos de limpeza de um modo geral, têm como característica retirar íons
metálicos da água, obter detergentes neutros, diminuir o pH da água, eliminar odores
desagradáveis, diminuir o efeito espumante entre outros
Os aditivos utilizados em maior percentagem em detergentes e produtos de limpeza são,
sem duvidas, os fosfatos, pois alem de aumentarem o poder de limpeza do detergente, barateiam
os custos do produto final e são atóxicos
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REFERÊNCIAS
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