Detergentes e Sabões

1. Histórico

O sabão é o mais velho dos surfactantes, por mais de 3000 anos foi considerado estritamente como um cosmético, mais particularmente, como uma pomada para cabelo e como um remédio. Somente nos últimos 1000 anos começou a ser usado com o propósito geral de atuar como agente de lavagem e limpeza.
Gradualmente os sabões foram substituídos por surfactantes sintéticos, com suas características mais favoráveis. Os primeiros substituintes práticos para os sabões foram os sulfatos de álcoois de gorduras, descobertos na Alemanha por Bertsch em 1928. A disponibilidade de alquil sulfatos sintéticos baseados em gorduras naturais tornou possível o primeiro detergente neutro para lavagens mais delicadas: Fewa, introduzido na Alemanha em 1932, seguido em 1933 pelo americano Dreft.
Os sulfatos de álcoois de gorduras e seus derivados são atualmente muito utilizados em produtos para limpeza pesada, detergentes especiais, agentes em lavagem de louças, cosméticos e artigos de toalete. A aceitação geral em todo o mundo dos surfactantes sintéticos, com a sua menor sensibilidade à dureza da água em relação ao sabão, é resultado do desenvolvimento tecnológico a partir da 2ª Guerra Mundial, com a inclusão de novos compostos como agentes de branqueamento, alvejantes e outros.


2. Funcionamento do Sabão

O sabão é produzido com gorduras animais obtidas da hidrólise do glicerídio, ou óleos vegetais, tendo como produto a glicerina e o ácido graxo, sendo este neutralizado por hidróxido de sódio, hidróxido de potássio e hidróxidos de amônio quaternário.
Os sabões são formados por moléculas que possuem uma cadeia carbônica longa, apolar e, portanto, solúvel em gorduras e também pelo grupo carboxila (-COO-), que é polar, sendo solúvel em água.
A ação dos sabões diminui a tensão superficial da água, concentra as partículas de óleo ou gorduras em micelas e impede a reaglomeração das micelas que ficam protegidas por uma película de sabão e se afastam por repulsão de cargas elétricas. O sabão tem, sobre os detergentes, as vantagens de ser mais barato, não ser tóxico, ser fabricado a partir de matérias-primas renováveis (óleos e gorduras) e ser biodegradável, ou seja, destruído pelos microorganismos existentes na água. O sabão só apresenta dois problemas: a formação de gordura em tanques, pias e banheiras, quando a água utilizada tem caráter ácido e, a formação de crostas quando a água usada é "dura".


3. Funcionamento do Detergente

A lavagem e limpeza são processos complexos que envolvem a interação cooperativa de influências físicas e químicas. Em um sentido mais amplo, a lavagem pode ser definida por dois aspectos: a remoção pela água ou por uma solução aquosa de surfactante de resíduos pouco solúveis e pela dissolução de impurezas solúveis em água.
Os detergentes possuem ação tensoativa mais intensa que a dos sabões, lavam melhor e com menor consumo; além disso, eles são menos sensíveis às águas ácidas e às águas 'duras' do que os sabões.
A função mais importante do detergente é retirar a sujeira, contudo a eficiência do detergente depende do tipo de sujeira e do que se quer limpar. A dificuldade nos processos de limpeza se dá pelo fato da água não se espalhar igualmente pelo tecido ou sobre qualquer outra superfície, ela se concentra em gotas, sendo que em alguns pontos teremos gotas e em outros não. Esse fenômeno é resultado da tensão superficial da água. Para diminuir essa tensão superficial, os detergentes possuem em sua composição os agentes tensoativos, que fazem com que a água se distribua de forma homogênea sobre a superfície, facilitando a retirada das partículas de sujeira e impedindo que elas se liguem novamente à superfície.

4. Surfactantes

Micela

Agentes tensoativos ou surfactantes são importantes pela sua capacidade em modificar algumas propriedades reacionais com conseqüente melhoria na sensibilidade e/ou seletividade analítica, permitindo solubilizar espécies de baixa solubilidade ou promover um novo meio que pode modificar a velocidade reacional, a posição de equilíbrio das reações químicas e, em alguns casos, a estereoquímica destas dependendo da natureza da reação, do tipo de reativo (eletrofílico e nucleofílico) e do tipo e forma (catiônica e aniônica) da micela. As principais características do uso de tensoativos estão relacionadas à formação de ambientes organizados, também conhecidos como ambientes micelares.

A ampla utilização dos tensoativos em óleos para automóveis, na prospecção de petróleo, em fármacos, em produtos domésticos tais como xampus, suavizantes, condicionadores, detergentes, cosméticos, entre outros, são indicativos de sua versatilidade.

5. Tensoativos Biodegradáveis
Os problemas iniciais relacionados ao uso de tensoativos nos mais diferentes produtos eram relativos ao emprego de compostos não biodegradáveis, os quais proporcionavam sérios problemas de contaminação ao meio ambiente.
Para solucionar estes inconvenientes, novos tensoativos biodegradáveis, denominados produtos verdes, foram desenvolvidos. O desenvolvimento destes novos produtos associados aos já existentes propiciaram um incremento do uso dos mesmos em Química Analítica.

6. Estrutura
Um tensoativo típico possui a estrutura R-X, onde R é uma cadeia de hidrocarboneto variando de 8 a 18 átomos (normalmente linear) e X é o grupo cabeça, polar (ou iônico). Dependendo de X, os tensoativos podem ser classificados com não-iônicos, catiônicos, aniônicos ou anfóteros.
Um tensoativo catiônico possui em geral a formula RnX + Y -, onde R representa uma ou mais cadeias hidrofóbicas, X é um elemento capaz de formar uma estrutura catiônica e Y é um contra íon. Em princípio, X pode ser N, P, S, As, Te, Sb, Bi e os halogênios.

7. Surfactantes Não-Iônicos
Estes materiais não têm grande aplicação como detergentes em xampus, mas sim como aditivos de detergentes aniônicos, ou seja, são surfactantes auxiliares. Eles aumentam a solubilidade dos surfactantes iônicos, bem como a viscosidade da solução. Exemplos: derivados polialcoxilados, álcoois etoxilados, ésteres de sorbitol (conhecidos como Tween).

8. Surfactantes Catiônicos
Geralmente, as propriedades de limpeza e de formação de espumas dos surfactantes catiônicos são consideradas inferiores as dos surfactantes aniônicos. Devido a essas propriedades estes surfactantes são utilizados em condicionadores e cremes rinse. Exemplos: alquil (C14-16) trimetil amônio, sais de cetilpiridínio, sais de amônia quartenários.

9. Surfactantes Aniônicos
São substâncias, que como o próprio nome já diz, possuem uma parte iônica. São sais de metais ou alcanolaminas, geralmente provenientes da saponificação de óleos vegetais ou animais. Constituem a base dos xampus. Em presença de água quente podem causar a deposição de cálcio ou magnésio nos fio do cabelo. Para evitar este inconveniente, costuma-se adicionar sequestrantes destes cátions como EDTA ou polifosfatos nos xampus aniônicos. Exemplos: Sulfonatos de parafina, alquil benzeno sulfonatos, alfa olefino sulfonatos, lauril sulfato de sódio, sulfoccinatos.

10. Surfactantes Anfóteros
Muito usados em xampus cremosos, têm grande compatibilidade com outros detergentes, seu equilíbrio iônico juntamente com potencialidades aniônica/catiônica (dependendo do pH) permite uma grande flexibilidade em seu uso. Também contribui para o efeito condicionante no cabelo.
Exemplos: N-alquil amino-ácidos, betaínas.

11. EDTA - Sequestrador de Íons
O EDTA é constituído por substâncias químicas que reagem com metais para formar complexos, cuja estabilidade depende do metal complexado, atuando assim no sentido de anular os efeitos do metal e inibindo sua ação catalisadora.

12. Biodegrabilidade

A biodegradação é a destruição dos compostos químicos pela ação biológica de organismos vivos. As bactérias são os principais microorganismos capazes de promover a destruição dos detergentes, sendo o processo genérico uma oxidação seguida de uma quebra sucessiva de moléculas orgânicas.
Na biodegradação primária a molécula de detergente é quebrada ou modificada de modo a não apresentar as características de um detergente; isto faz com que os efeitos do tensoativo não sejam mais notados.
A biodegradação final é a conversão da molécula em dióxido de carbono, água, sais inorgânicos e produtos diretamente reaproveitáveis por microorganismos. As bactérias aeróbicas são as que mais participam do processo de biodegradabilidade dos detergentes, pois o oxigênio é indispensável para a oxidação das moléculas. Fatores como pH, temperatura, presença de substâncias intermediárias são muito importantes. Na biodegradação primária, cerca de 95% das moléculas de alquilbenzeno sulfonato são degradadas em quatro horas, enquanto que o alquil sulfato ramificado tal processo possui a duração de três semanas.



Fontes de pesquisa:
Pelizzetti, E.; Pramauro, E.; Anal. Chim. Acta 1985, 169, 1.
Saunders, L.; Biochim.Biophys. Acta 1966, 125, 70.
Attwood, D.; Elworthy, P. H.; Kayne, S. B.; J. Phys. Chem. 1970, 74, 3529.
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http://pragas.terra.com.br/legislacao/bancodedados/port874-98.html
http://www.volp.com.br
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