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Tensioattivi e degradabilità


Dagli anni ’50-’70 ci sono stati grandi problemi per la formazione di schiuma dovuta al fatto che i tensioattivi, terminato il ciclo di lavaggio, finivano nei corsi d’acqua anche quando la fase di scarico d’acqua veniva fatto in modo attento, passando attraverso l’impianto di depurazione. Se il tensioattivo non era biodegradabile all’inizio non lo era comunque nemmeno nell’impianto e quindi si avevano due effetti: quello di passare indenni negli impianti di depurazione e ritrovarsi nei corsi d’acqua, e in più rendevano il processo di depurazione inefficace, perché non solo passavano i tensioattivi, ma anche altre sostanze e batteri. Il problema di tutti questi tensioattivi che si usano un tempo era che svolgevano perfettamente la loro azione pulente, ma non venivano facilmente biodegradabili.

Nota: Tensioattivi.
Tensioattivi (chimica fine):componenti fondamentali di detergenti e detersivi, responsabili della rimozione dello sporco. Detergenti (o detersivi) (Specialità): formulazioni di tensioattivi e additivi.
Tensioattivo ( surfactant: surface-active agent): specie attiva all’interfaccia tra due fasi.
Si accumula all’interfaccia e ne modifica la tensione superficiale.
I tensioattivi sono composti (organici) caratterizzati da una testa polare idrofila e una coda lipofila (idrofoba, apolare) (composti anfifilici)



Tensioattivi anionici (60-70%)
Sali costituiti da lunghe catene di atomi di carbonio, terminanti con un gruppo carbossilato, solfonato o solfato:

• Saponi (Sali di Na o K di acidi grassi)                                                  
CH3(CH2)2n-COO-Na+ (n=5-8)
es.: stearato di sodio                                                                                 
CH3(CH2)16-COO-Na+

• Alchilsolfati (AS)                                                                                       
R-O-SO3-Na+
es.: sodio laurilsolfato (SLS); sodio dodecilsolfato                                
CH3(CH2)11-O-SO3-Na+

• Alchiletossisolfati (AES)                                                                          
R(OCH2CH2)n-O-SO3-Na+
es.: sodio lauriletossisolfato; sodio laurileteresolfato (SLES)        
CH3(CH2)11(OCH2CH2)n-O-SO3-Na+

•Alchilbenzensolfonatilineari (LAS)                                                    
R-C6H6-SO3-Na+ (R: C10-C16)
es.: decilbenzensolfonato di sodio                                                        
C10H21- C6H6-SO3-Na+

Tensioattivi cationici (applicazioni specialistiche)

Sali di ammonio quaternario:

• Sali di tetraalchilammonio                                    
es.: benzalconio cloruro (BAC) (antibatterico)



Tensioattivi anfoteri (pH pressoché neutro)
Zwitterioni:
•Amminoacidi             • Betaine



Tensioattivi non ionici (impieghi in crescita)
Alcoli a catena lunga:
•Alchiletossilati                              • Alchilfenoloetossilati


Il problema è che si usavano gli alchilbenzensolfonati con catena alchilica ramificata, che sono tensioattivi persistenti, quindi più difficilmente degradabili.

Questi passano attraverso il trattamento di depurazione in gran parte inalterati e persistono nei fiumi per un tempo considerevole. La mancanza di degradazione è dovuta alla catena ramificata. È bastato sostituire questa catena alchilica con una catena lineare per ottenere un tensioattivo che aveva le stesse proprietà tensioattive, ma poteva essere facilmente degradato. La produzione degli alchibenzensolfonati prevede l’alchilazione del benzene, la solfonazione del benzene sostituito e infine la neutralizzazione.


Fino a quando per alchilare il benzene si usavano i tetrameri del propilene si ottenevano delle sostanze a catene ramificate, quando invece sono stati usati gli alcheni lineari si sono ottenuti tensioattivi a catene lineari e molto più degradabili.



Lo stesso discorso vale per gli alchilfenoloetossilati (con catena alchilica ramificata), questi sono tensioattivi non ionici utilizzati sia nei detergenti domestici che nelle applicazioni industriali, ad es. nella pulizia dei metalli e nell’industria tessile.

Fino a quando il nonile usato nella molecola era ramificato si avevano problemi di degradazione che sono stati notevolmente ridotti quando il nonile utilizzato per l’alchilazione dell’anello aromatico è diventato lineare o sostituito direttamente con tensioattivi non ionici diversi. Un problema significativo per questi tipi di sostanze, a parte il fatto che formano schiuma, che danneggia gli impianti di depurazione e determina ulteriori passaggi di sostanze tossiche direttamente nei corsi d’acqua, è che praticamente da questi noniletossilati si ottiene abbastanza facilmente per degradazione il nonilfenolo. Dopodiché, siccome questa catena viene facilmente attaccata, rimane il fenolo con il nonile ramificato che assomiglia strutturalmente agli ormoni dei pesci. Questo è il motivo per cui c’è stato lo scombussolamento del sistema endocrino di alcuni pesci, alcuni dei quali diventavano femmina, perché il metabolismo rispondeva come se ci fosse una grande quantità di estrogeni. Per questo motivo ci sono state limitazioni nel suo uso in Europa e in US.

Tratto da PROCESSI INDUSTRIALI ECOSOSTENIBILI di Laura Marongiu
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