El estado líquido y sólido (página 2)

Partes: 1, 2

10.- Coloides:

Cuando las partículas de una mezcla homogénea
tiene aproximadamente un tamaño de 10 a 10 000 veces mayor
que los átomos y moléculas tenemos un sistema coloidal
en lugar de hablar de solvente y soluto, se acostumbra a usar los
términos fase dispersoras y fase dispersa. Un aerosol es
una dispersión coloidal de un sólido en un gas (como el humo
de un cigarro) o de un líquido en un gas (como un
insecticida en spray). Una emulsión es una
dispersión coloidal de partículas líquidas
en otro líquido; la mayonesa, por ejemplo, es una
suspensión de glóbulos diminutos de aceite en
agua.

Un sólido es una suspensión coloidal de
partículas sólidas en un líquido; las
pinturas, por ejemplo, son una suspensión de
partículas de pigmentos sólidos diminutos en un
líquido oleoso. Un gel es un sólido en el que las
partículas suspendidas están sueltas, organizadas
en una disposición dispersa, pero definida
tridimensionalmente, dando cierta rigidez y elasticidad a la
mezcla, como en la gelatina.

Las partículas de una dispersión coloidal real
son tan pequeñas que el choque incesante con las
moléculas del medio es suficiente para mantener las
partículas en suspensión; el movimiento al
azar de las partículas bajo la influencia de este
bombardeo molecular se llama movimiento browniano. Sin embargo,
si la fuerza de la
gravedad aumenta notablemente mediante una centrifugadora de alta
velocidad, la
suspensión puede romperse y las partículas
precipitarse

Debido a su tamaño, las partículas coloidales no
pueden atravesar los poros extremamente finos de una membrana
semipermeable, como el pergamino, por ósmosis. Aunque una
dispersión coloidal no puede ser purificada por
filtración, sí puede ser dializada
colocándola en una bolsa semipermeable con agua pura en el
exterior. Así, las impurezas disueltas se
difundirán gradualmente a través de la bolsa,
mientras que las partículas coloidales permanecerán
aprisionadas dentro de ella. Si el proceso de
diálisis se realiza hasta el final, la suspensión
probablemente se romperá o se precipitará, porque
la estabilidad de los sistemas
coloidales depende de las cargas eléctricas de las
partículas individuales, y éstas a su vez, dependen
generalmente de la presencia de electrolitos disueltos.

La definición clásica de coloide, también
llamada dispersión coloidal, se basa en el tamaño
de las partículas que lo forman, llamadas micelas. Poseen
un tamaño bastante tamaño bastante pequeño,
tanto que no pueden verse con los mejores microscopios
ópticos, aunque son mayores que las moléculas
ordinarias. Las partículas que forman los sistemas
coloidales tienen un tamaño comprendido entre 50 y 2.000
Å.

En las dispersiones coloidales se distinguen dos partes:

Fase dispersa: las llamadas micelas.

Fase dispersante: en las que están dispersas las
partículas coloidales.

Las partículas coloidales tienen un tamaño
diminuto, tanto que no pueden separarse de una fase dispersante
por filtración.

Las disoluciones son transparentes, por ejemplo: azúcar
y agua.

Tenemos una dispersión cuando las partículas son
del tamaño de 2.000Å, y las partículas se
pueden separar por filtración ordinaria.

2.- Tipos de sistemas coloidales:

En la actualidad se sabe que cualquier sustancia, puede
alcanzar el estado
coloidal, ya que la fase dispersante como la fase dispersiva,
pueden ser un gas, un líquido o un sólido, excepto
que ambos no pueden estar en estado
gaseoso, son posibles ocho sistemas coloidales:

Medio de dispersión	Fase dispersa	Nombre	Ejemplos
Gas	Líquido Sólido	Aerosol líquido Aerosol sólido	Niebla, nubes, polvo, humo.
Líquido	Gas Líquido Sólido	Espuma Emulsión Sol	Espumas (de jabón, cerveza, etc.), nata batida. Leche, mayonesa. Pinturas, tinta china, goma arábiga, jaleas
Sólido	Gas Líquido Sólido	Espuma sólida Emulsión sólida Sol sólido	Piedra pómez. Mantequilla, queso. Algunas aleaciones, piedras preciosas coloreadas

De todos ellos, los más relevantes son los que
poseen un líquido como medio dispersivo, como las
emulsiones y los soles.

La morfología
de las micelas, en los sistemas coloidales, es variada,
distinguimos tres tipos:

Esféricas: cuyos coloide se llaman
globulares, que son los más importantes, dentro de estos
los de mayor importancia están formados por compuestos
inorgánicos. Su grado de viscosidad es
pequeñon forma de fibra: coloides fibrosos, formados por
largas cadenas macromoleculares, de gran viscosidad. Laminares:
coloides laminares de viscosidad intermedia.

Propiedades de los sistemas
coloidales:

El efecto Tyndall es el fenómeno por el que se
pone de manifiesto la presencia de partículas coloidales,
al parecer, como puntos luminosos debido a la luz que
dispersan.

Este efecto es utilizado para diferenciar las
dispersiones coloidales de las disoluciones
verdaderas.

No pueden verse las micelas, pero si el movimiento que
describen, que es desordenado describiendo complicadas
trayectorias en forma de zigzag, y el movimiento que describen es
el movimiento Browniano.

El movimiento Browniano se da debido a los choques de
las moléculas de disolvente con las micelas coloidales,
dificultando que estas se depositen en el fondo. El estudio
detallado de este movimiento permitió a Jean Perrin
calcular uno de los primeros valores del
número de Avogadro.

El color tan
llamativo de muchos coloides se debe a la dispersión
selectiva de la luz por las micelas coloidales.

Las micelas están cargadas eléctricamente.
Esta carga es debida a:

La disociación de
macromoléculas.
La adsorción preferente por las micelas de uno
de los tipos de iones presentes en el medio
dispersivo

Es por esto que todas las micelas de una
dispersión coloidal, tienen cargas eléctricas del
mismo signo.

Cuando una dispersión coloidal se coloca entre
dos electrodos, los cuales están sometidos a una
diferencia de potencial, todas las partículas coloidales,
emigran hacia uno de los electrodos, fenómeno denominado
electroforesis.

Si se ponen en contacto las micelas con el electrodo de
signo opuesto, pierden su carga y se aglomeran, entonces
precipitan en forma de grandes copos, a esto se denomina
coagulación del coloide

Preparación de coloides:

La preparación de un sistema coloidal, se puede
realizar mediante:

Métodos de dispersión, esto es por
disgregación de grandes partículas en otras
más pequeñas.
Métodos de condensación, es decir,
unión de pequeñas partículas, hasta
conseguir partículas de tamaño
adecuado

Los métodos de
dispersión de tipo mecánico, para estos se utilizan
molinos coloidales, que son molinos especiales y
batidoras.

La disgregación de partículas grandes, en
otras más pequeñas, también se puede obtener
mediante reactivos químicos; por ejemplo, una
disolución acuosa de hidróxido sódico puede
disgregar los granos de arcilla hasta producir una
dispersión coloidal.

Este proceso se llama peptización, y el activo
químico que la produce, agente peptizante.

Los métodos de condensación, están
basados normalmente, en reacciones
químicas en las cuales se produce una sustancia
insoluble, son las reacciones de precipitación.

Un método de
condensación para preparar coloides de metales es el
llamado Arco de Bredig. Consiste en hacer saltar un arco
entre dos varillas del metal, sumergidas en el medio de
dispersión; por ejemplo agua. Los metales primero se
vaporizan en el arco después, se condensan en el agua
fría y forman partículas de tamaño coloidal.
Para que el coloide no precipite, se añade una sustancia
estabilizadora.

Estabilidad de los sistemas
coloidales:

Al agitar en un vaso, una mezcla de aceite y agua, se
obtiene una emulsión, pero esta inestable, ya que al dejar
de agitarla, se distinguen perfectamente dos capas, una la de
agua, en el fondo del vaso, y otra la del aceite, que queda en la
superficie.

Los soles metálicos, también son
dispersiones coloidales inestables. Estos coloides se pueden
estabilizar mediante una sustancia que se llama estabilizador,
impidiendo la tendencia de estas partículas a unirse entre
si para formar otras mayores, coloides
hidrófobos.

Hay algunas sustancias que forman directamente
dispersiones coloidales estables. Estos coloides auto estables,
se denominan hidrófilos.

Coloides hidrófilos: Las sustancias que forman
estos coloides son de naturaleza
orgánica cuyas moléculas están
constituidas por la larga cadena hidrocarbonada con un grupo polar
en uno de los extremos

Estas sustancias se disuelven en agua, ya que se forman
enlaces de hidrógeno entre el grupo polar y las
moléculas de agua, pero no son solubles cuando la parte
hidrocarbonada es larga, ya que esta no es atraída por las
moléculas de agua. Estas dos fuerzas opuestas, hacen que
las moléculas se agrupen en pequeñas
partículas, de tal forma que los grupos polares se
orientan hacia la superficie y las partes hidrocarbonadas, hacia
el interior de las partículas.

Las micelas están formadas por centenares de
moléculas de agua que impiden que se unan entre
si.

Los soles hidrófilos suelen ser reversibles, es
decir, cuando precipitan y el líquido dispersivo se
evapora, el líquido resultante se puede transformar de
nuevo en una dispersión coloidal. A veces, para conseguir
esta transformación es necesario un suave
calentamiento.

La coagulación de algunos soles
hidrófilos, da lugar a la formación de un producto que
contiene gran parte del líquido dispersante y que recibe
el nombre de gel, por ejemplo, cuando un gel de
concentración elevada, siendo este un sol hidrófilo
de gelatina, y a gran temperatura,
se deja enfriar cuajando entonces, formando un gel. Este gel, se
emplea en la preparación de postres.

La formación del gel, se debe a dos factores
principalmente:

El hinchamiento de las partículas
coloidales.

La captura de gran parte del líquido de
dispersión.

El gel recibe el nombre de jalea, cuando contiene una
gran cantidad de componente líquido.

Los geles de algunas sustancias cuyos enrejados se
forman por fuerzas débiles de Van der Waals, son bastante
inestables y basta una leve acción
mecánica para convertirlos de nuevo en
soles.

Esta transformación de gel-sol, que suele ser
reversible, recibe el nombre de tixotropía.

Coloides hidrófobos: En las dispersiones
estables de colóides hidrófilos, por ejemplo
jabón y agua, existe un perfecto equilibrio
entre moléculas iguales y las fuerzas atractivas entre
moléculas distintas. Cuando las últimas son
mayores que las primeras se forma una disolución
verdadera. Sin embargo, cuando las fuerzas de atracción
entre moléculas iguales es mayor que entre
moléculas no se forma la dispersión, a no ser,
que se añada una sustancia estabilizadora

La estabilización se consigue de dos
formas:

Mediante los llamados coloides protectores: son
coloides hidrófilos y su acción estabilizadora se
debe a la formación de una capa monomolecular que rodea a
las gotitas del coloide hidrófobo.

La parte hidrocarbonada esta dirigida hacia dentro
atraídas por las moléculas del aceite y los grupos
polares, están dirigidos hacia la superficie
atraídos por el conjunto de moléculas de
agua.

Por absorción de iones: tiene lugar en
coloides hidrófobos de naturaleza inorgánica. Al
formarse las partículas coloidales, éstas, adsorben
iones, presentes en el medio dispersivo. Esta adsorción es
selectiva, las partículas solo adsorben una especie de
iones. Como resultado de esta adsorción selectiva, las
partículas coloidales, se cargan eléctricamente.
Esta carga es variable de unas micelas a otras, aunque siempre
del mismo signo, entonces las micelas se repelen entre si,
evitando que se unan unas con otras.

11.- Detergentes y
Jabones:

a. El proceso de detergencia La
detergencia podría definirse como la "acción de
limpiar la superficie de un material sucio en un baño
líquido en el que se disuelven uno o varios solutos
-detergentes- que ayudan a la limpieza". Muchos procesos
ampliamente distintos contribuyen a la limpieza, y su importancia
relativa depende mucho de la naturaleza del sustrato, la
naturaleza de la suciedad a ser eliminada y las condiciones de la
limpieza (concentración de detergente, temperatura y grado
de agitación). Los sistemas más importantes de
detergencia emplean agua como solvente.

Cualquier sistema de detergente efectivo debe realizar
dos funciones: debe
desprender la suciedad de la superficie a limpiar y debe
dispersar o disolver la suciedad en el líquido de lavado,
de tal modo que el sustrato limpio pueda separarse del
líquido de lavado sin que la suciedad se deposite sobre
él. La clave de ambos requisitos radica en la naturaleza
de las interfases entre el sustrato, la suciedad y el
líquido de lavado.

Un sistema detergente completamente formulado funciona
modificando las propiedades de estas interfases, cambiando
así la energía de las interacciones entre la
suciedad y el sustrato.

Por lo general, la sal de un ácido
carboxílico es más soluble en agua que el propio
ácido. Cuando la parte hidrocarbonada del ácido es
muy grande en comparación con el grupo carboxilato, la
parte iónica de la molécula interacciona
favorablemente con el agua y tiende a disolverse, pero el resto
de la cadena no. Las cadenas hidrocarbonadas de moléculas
vecinas se atraen mutuamente por fuerzas de Van der Waals
más de lo que lo están por las moléculas
polares del agua. De hecho son hidrofóbicas, o repelentes
de agua, en su comportamiento.

La sal de un ácido de cadena larga, pues, tiene
dos regiones: una cabeza hidrofílica, el grupo carboxilato
soluble en agua, y una cola hidrofóbica, la parte de
cadena hidrocarbonada que es repelida por las moléculas
del agua y atraída en cambio por las
cadenas hidrocarbonadas de las moléculas
vecinas.

La estructura de
estos compuestos provoca una orientación particular de sus
moléculas en la superficie del agua: las cabezas
están en el agua y las cadenas hidrocarbonadas sobresalen
hacia el aire. La
concentración de moléculas en la superficie del
agua provoca que su tensión superficial disminuya. Los
compuestos que presentan este comportamiento se llaman compuestos
tensoactivos o surfactantes o surfactivos.

Los jabones son un tipo de compuestos tensoactivos.
Todos los buenos surfactantes tienen estructuras
con una cabeza hidrofílica y una cola hidrofóbica.
Loa ácidos con
doce o más átomos de carbono en la
cadena hidrocarbonada de la molécula presentan un
comportamiento tensoactivo.

Cuando se alcanza una concentración crítica
de surfactante, la capa superficial se rompe en unidades
más pequeñas, en agrupaciones de iones llamadas
micelas. Las micelas son partículas en las que la parte
hidrofóbica de la molécula, repelida por el agua,
se sitúa en el interior mientras que las cabezas
hidrofílicas, cargadas negativamente, se colocan en el
exterior de la micela e interaccionan con las moléculas de
agua y los iones positivos del medio.

La apariencia opalescente de una disolución de
jabón, que es coloidal, es una evidencia de que las
partículas presentes son mayores que unas simples
moléculas individuales. Las partículas en una
solución coloidal son suficientemente grandes para que la
luz se disperse en vez de transmitirse, como en el caso de las
verdaderas soluciones
cuyo aspecto es perfectamente transparente.

La grasa se parece en su composición química a las cadenas
hidrocarbonadas de la micela. Si se frota una mancha de grasa con
una solución jabonosa, se provoca que la grasa se rompa en
partículas suficientemente pequeñas para ser
englobadas dentro de las micelas. Las partículas pasan a
la solución gracias a la porción hidrocarbonada del
jabón, que se mantiene en suspensión por la
interacción de la superficie iónica
de las micelas con el agua que las rodea. Se dice entonces que la
grasa se ha emulsionado, o sea que está suspendida en un
medio en el que normalmente no es soluble.

Así pues, los jabones suelen ser sales de
ácidos carboxílicos de cadena larga. Los jabones
ordinarios presentan desventajas en las aguas que se denominan
"duras".

Las aguas duras contienen iones calcio y magnesio
disueltos, de forma que cuando se usa jabón en dichas
aguas, las sales cálcicas y magnésicas de los
ácidos carboxílicos del jabón precipitan.
Este precipitado es la espuma que puede verse a veces en la
superficie del agua y que causa un anillo de precipitado
alrededor de la bañera. Como es lógico, se han
desarrollado varios surfactantes cuyas sales cálcicas y
magnésicas son más solubles. Uno de éstos,
obtenido a partir de aceites vegetales, es el dodecilsulfato de
sodio, la sal sódica del éster del 1-dodecanol con
ácido sulfúrico. El ácido sulfúrico y
no un ácido carboxílico proporciona en este caso la
parte iónica de la molécula.

b.- Jabones y productos
derivados Los jabones, derivados de los aceites y
grasas
naturales, son los surfactivos clásicos. El jabón
se ha utilizado al menos desde los tiempos bíblicos y,
aunque su uso ha declinado desde la II Guerra Mundial,
se emplea aún para hacer la mayoría de las
pastillas de tocador del mundo y, en los países
subdesarrollados, las barras de jabón duro son aún
los productos más importantes empleados para el lavado de
la ropa. También una proporción sustancial del
polvo de lavado de ropa empleado en la Gran Bretaña
está basada en el jabón.

Los aceites y grasas naturales son mezclas de
triglicéridos, es decir, glicerina esterificada con
ácidos grasos. Los jabones son las sales de estos
ácidos grasos y se producen por saponificación de
los triglicéridos con álcalis, normalmente,
hidróxido sódico.

Las materias primas más importantes para fabricar
jabón son el sebo y el aceite de coco. Se emplean
también otros materiales
como el aceite de palma y aceite de palmiste. Si es preciso, los
aceites pueden tratarse antes de la saponificación, por
ejemplo, decolorarse con tierra de
batán para eliminar impurezas coloreadas o, en el caso de
aceites con un elevado contenido en triglicéridos no
saturados, hidrogenarse parcialmente para mejorar el color y la
estabilidad.

b.1 Saponificación.- Un proceso
satisfactorio de fabricación de jabón no debe
sólo saponificar los glicéridos, sino
también producir el jabón con un contenido bajo de
agua, separar las impurezas coloreadas y separar la glicerina
subproducto de tal forma que pueda recuperarse
convenientemente.

El método clásico, elaborado durante
muchos años y todavía en uso para producir una
cantidad significativa del jabón del mundo, entraña
el tratamiento de grasa con hidróxido sódico en
calderas
abiertas equipadas de calefacción a vapor y con
dispositivos para la separación de fases.

Hay numerosas variantes de este tipo de proceso, todas
ellas consumen mucho tiempo, a
causa del gran número de operaciones
secuénciales y de los largos tiempos de decantación
requeridos. Se ha desarrollado un conjunto de procesos continuos
más rápidos, que en muchos casos han desplazado al
método de la caldera. Algunos se asemejan en fundamento al
método de la caldera, y comprenden la
saponificación alcalina y la separación de fases
mediante sal. Otros utilizan un procedimiento
completamente distinto, a saber la hidrólisis a alta
temperatura (sobre 250 ºC) y alta presión
(4-5*106 N/m2) de las grasas con agua en reactores tubulares en
contracorriente, separación de los ácidos grasos
brutos resultantes de la solución acuosa de glicerina,
purificación de los ácidos grasos por destilación y neutralización de los
ácidos grasos purificados con hidróxido
sódico u otro álcali.

b.2 Preparación de productos determinados con
jabón. Jabón de tocador: El jabón neto
procedente de la saponificación contiene sobre el 30% de
agua. El contenido en agua se reduce al 12%. Después se
añaden aditivos menores como por ejemplo: perfumes,
agentes conservantes como ácido
etilendiamino-tetracético, blanqueantes como
TiO2, o colorantes, y en algunos casos germicidas. Se
mezcla todo de manera que quede homogéneo.

Los jabones de tocador contienen normalmente de 20-50%
de jabón de aceite de coco y 50-80% de jabón de
sebo, y pueden contener también hasta el 10% de
ácido graso no neutralizado. El jabón de aceite de
coco, más caro, es necesario para dar un producto con
buena espuma y propiedades de disolución satisfactorias.
Recientemente se han desarrollado pastillas de tocador basadas en
surfactivos sintéticos, con sales solubles en calcio y
magnesio y se utilizan en una extensión significativa en
algunas áreas del mundo

Jabones en polvo para lavado de ropa: Las formulaciones
típicas constan de jabón sódico, perborato
sódico, silicato sódico y pequeñas
cantidades de reforzadores de espuma, carboximetilcelulosa
sódica, agentes fluorescentes de blanqueado, perfumes y
agua. Pueden también estar presentes carbonato
sódico y/o fosfatos sódicos. Estos productos
dominaron una vez el mercado del
lavado de ropa, pero ahora han sido desplazados casi por completo
en la mayoría de los mercados del
mundo por productos basados en alquilbencenosulfonatos. Una
notable excepción ocurre en Gran Bretaña, donde los
jabones en polvo todavía tienen una importante
proporción del mercado del lavado de ropa

Otros usos de los jabones: Los jabones han sido
desplazados por los surfactivos sintéticos en muchas
aplicaciones, aunque todavía se emplean, por ejemplo, en
acabado textil, polimerización en emulsión,
cosmética, pulimentos y pinturas de
emulsión.

b.3 Algunos problemas
asociados con los productos con jabón.- Aunque los
productos basados en el jabón son altamente satisfactorios
en muchos aspectos, presentan un conjunto de desventajas, de las
cuales la más familiar es el cortado indeseable que se
produce cuando se utilizan con aguas duras.

La disponibilidad y, en consecuencia, el precio de los
aceites y grasas naturales varía de forma no previsible,
en muchos casos los suministros no pueden aumentarse con
facilidad.

La distribución de longitudes de cadena de los
ácidos grasos naturales disponibles al formulador de
productos detergentes es bastante limitada. La mayoría de
los aceites y grasas tienen distribuciones de longitud de cadena
con un máximo de a C12 o C16/18 y si una operación
particular de detergencia requiere, por ejemplo, una
distribución C14-16, tal jabón sencillamente no
podría producirse económicamente a partir de
materias primas naturales.

Las reservas de grasas y aceites en Estados Unidos
son inadecuadas para proporcionar las materias primas de las
cantidades de jabón que serían precisas. Si el
jabón se empleara para sustituir la producción anual de 2.6 billones de
kilogramos de detergente, haría falta alrededor de 1
billón de toneladas de sebo. El uso de cantidades tan
elevadas de sebo haría entrar en competencia a los
fabricantes de jabón por esta sustancia, que ahora se
dirige hacia las reservas alimenticias mundiales.

Las prestaciones
de jabón en los millones de máquinas
lavadoras diseñadas en Estados Unidos son marcadamente
inferiores que las de los detergentes. Dichas máquinas
fueron específicamente ideadas para utilizar detergentes.
El jabón es totalmente inadecuado para los lavavajillas
automáticos.

Todas estas y otras razones han contribuido a que
declinen los productos del jabón. El empleo de
surfactivos sintéticos basados en materias primas
petroquímicas económicas y fácilmente
disponibles, y más efectivos que los jabones en muchas
aplicaciones, ha crecido a un ritmo considerable desde la II
Guerra
Mundial.

c. Surfactivos sintéticos Los
surfactivos se clasifican normalmente de acuerdo con la carga que
lleva su grupo de cabeza en surfactivos aniónicos, por
ejemplo,
CH3(CH2)11OSO3-Na+,
surfactivos no iónicos, por ejemplo,
CH3(CH2)11(OCH2CH2)8OH
y surfactivos catiónicos, por ejemplo,
[CH3(CH2)17]N+(CH3)2Cl-.

c.1 Surfactivos aniónicos.- Son los
más importantes; en 1969 la producción mundial fue
próxima a un millón de toneladas. Los materiales de
mayor importancia industrial contienen cadenas de hidrocarburos
saturados unidos directos o indirectamente a grupos sulfonato o
sulfato, las mayores aplicaciones están en el lavado
doméstico de ropa y en los productos de fregado de
platos

Alquilbencenosulfonatos de cadena
ramificada (ABS), biológicamente duros: Los primeros
surfactivos aniónicos sintéticos que se explotaron
comercialmente en gran escala se basaron
en alquilbencenos. El dodecilbencenosulfonato sódico es un
buen surfactivo con excelentes propiedades de formación de
espuma y como se deriva de materias primas económicas y
fácilmente disponibles, llenó aparentemente todos
los requisitos técnicos y económicos de un
surfactivo sintético. Como su sal cálcica es mucho
más soluble que el jabón cálcico requiere un
desendurecedor para ser efectivo cuando se utiliza para el lavado
de ropa en agua dura. Introducidos después de la II Guerra
Mundial reemplazan a los polvos para el lavado de ropa, basados
en jabón al final de la década de 1950. Sin
embargo, estos materiales son biológicamente duros, es
decir, se degradan biológicamente con bastante lentitud
debido al grupo alquilo altamente ramificado, basado en propileno
tetrámero.

Esto quiere decir que una proporción
significativa de ABS sódico que va a los desagües
domésticos sobrevive al tratamiento de aguas residuales y
se descarga a los ríos y lagos. Con ello se originan
espumas desagradables durante el tratamiento de aguas residuales
y en los ríos. Estas espumas fueron no sólo
indeseables desde el punto de vista estético, sino que
interfirieron en el tratamiento de aguas residuales de forma
severa y también inhibieron la captación normal del
oxígeno
de las aguas naturales. En consecuencia, estos surfactivos
biológicamente duros tenían que ser eliminados en
áreas densamente pobladas

Alquilbencenosulfonatos de cadena lineal (LAS),
biológicamente suaves: Éstos se biodegradan mucho
más rápidamente, es decir, son
biológicamente "suaves". En el principio de la
década de 1960 se desarrolló y comercializó
un conjunto de rutas para los alquilbencenos de cadena recta; los
materiales duros basados en propileno tetrámero han sido
ya reemplazados por alquilbencenosulfonatos suaves en la
mayoría de los principales mercados mundiales.
Éstos de cadena recta son surfactivos sintéticos,
económicos, eficientes y con muchos los de mayores
éxitos hasta la fecha.

Las propiedades de los alquilbencenosulfonatos
sódicos de cadena recta dependen de la longitud de cadena
del grupo alquilo y de la posición del anillo
bencénico en la cadena alquílica. En particular,
las propiedades de los 2-fenilalcanosulfonatos son
significativamente diferentes de las de los isómeros con
el anillo bencénico cerca del centro de la cadena, por
ejemplo, estos últimos son mejores espumantes. La
extensión de las isomerizaciones puede ser manipulada
variando las condiciones de reacción. Los alquilbencenos
con bajos contenidos en el 2-fenil-isómero son
generalmente considerados mejores; un conjunto de empresas ha
desarrollado sus métodos particulares para controlar las
isomerizaciones, así como para minimizar el contenido en
el 2-fenil-isómero

Sulfonación: Comercialmente los alquilbencenos se
sulfonan con óleum o con trióxido de azufre
gaseoso. Ambos reactivos dan rendimientos muy altos,
predomi-nantemente de para-monosulfato.

La sulfonación con trióxido de azufre
evita el exceso de ácido sulfúrico y se ha vuelto
en la actualidad el método preferido. La reacción
del SO3 con los alquilbencenos es extremadamente rápida y
altamente exotérmica. Se produce un ácido
sulfónico de alta calidad
virtualmente libre de ácido sulfúrico. El
ácido sulfónico se neutraliza normalmente con
solución acuosa de NaOH.

Otros surfactivos aniónicos
sintéticos:

a) Sulfonatos de olefinas: Al principio de la
década de 1960 empezaron a aparecer cantidades comerciales
de olefinas terminales de cadena larga de buena calidad. Dos
rutas se usan para su fabricación: cracking de ceras
parafínicas (origina olefinas económicas de buena
calidad que contienen dienos e impurezas nafténicas) y
telomerización de etileno con catalizadores de
trietilaluminio (da olefinas de muy buena calidad, que resultan
bastante más caras que los materiales de cracking de
ceras). La mezcla compleja de sulfonatos producidos a partir de
estas rutas, denominada sulfonato de -olefinas, es
biodegradable con rapidez y es un excelente
surfactivo.

b) Alquilsulfatos: Estos se encuentran entre los
primeros surfactivos sintéticos empleados en productos
detergentes y se prepararon originalmente sulfatando alcoholes de
cadena larga producidos por hidrogenación de
ésteres de ácidos grasos. Los alquilsulfonatos
primarios son bastante más caros que los
alquil-bencenosulfonatos. Los alquilétersulfatos son
utilizados como líquido para fregado de platos. Los
alquilsulfatos secundarios se utilizan industrialmente y en
algunos productos detergentes líquidos
domésticos

Sulfonatos de alcanos: Las
parafinas lineales pueden convertirse en surfactivos de
fórmula general RR´CHSO3Na por reacción con
dióxido de azufre y oxígeno, se trata de una
reacción de sulfoxidación. Los alcanosulfonatos
secundarios son fácilmente biodegradables y
efectúan bien un conjunto de aplicaciones de
detergencia.

La adición de sulfito de hidrógeno y sodio
a olefinas terminales origina alcanosulfatos sódicos
primarios. Las sales sódicas de estos sulfonatos
terminales son sólo poco solubles en agua, lo que limita
su empleo; con todo puede utilizarse en conjunción con
otros surfactivos.

c.2 Surfactivos no iónicos: Los
surfactivos no iónicos están compuestos de un grupo
de alquilo largo hidrófobo conectado a un grupo neutro
altamente polar. El grupo polar debe ser suficientemente
hidrófilo para llevar al grupo hidrófobo a
solución acuosa. Ejemplo: n-dodecil–glucósido.
Otros están compuestos por una cadena de polioxietileno,
una cadena larga de hidrocarburo y un grupo de enlace -O- o
-COO-.

Los surfactivos iónicos son líquidos o
sólidos céreos y sus propiedades difieren en
algunos aspectos importantes de las de los surfactivos con carga.
Se adsorben con mayor facilidad en las interfases y se agregan
con mayor facilidad en micelas.

 Los primeros surfactivos no iónicos de
amplia utilización fueron los alquilfenoles etoxilados.
Son biológicamente duros y están siendo ahora
reemplazados por materiales biológicamente más
blandos.

 Alcoholes etoxilados: Los alcoholes primarios
de cadena larga han sido empleados como materias primas para este
tipo de surfactivos no iónicos.

Los alcoholes y alquilfenoles etoxilados son los
surfactivos no iónicos más importantes. Se emplean
en detergentes domésticos y en numerosas aplicaciones
industriales, como procesos textiles, fabricación de
papel, tratamientos de caucho y
fabricación de pinturas de emulsión.

 Ácidos grasos etoxilados: estos
surfactivos no iónicos han sido empleados en una variedad
de aplicaciones domésticas e industriales, aunque no han
logrado la importancia de los alcoholes y alquilfenoles
etoxilados.

 Aminas etoxilados: se utilizan mayormente en
aplicaciones en las que están protonados y funcionan como
surfactivos catiónicos.

c.3 Surfactivos catiónicos.- Están
compuestos por un grupo alquilo hidrófobo unido a un grupo
hidrófilo cargado positivamente. Todos los materiales de
esta clase de
importancia industrial están basados en compuestos de
amonio cuaternario o en aminas.

Como las bases de cadena larga llevan una carga positiva
y la mayoría de las superficies están cargadas
negativamente en contacto con soluciones acuosas, estos
surfactivos son sustantivos para un gran conjunto de materiales.
Su adsorción tiende a anular las repulsiones
eléctricas que ayudan a la detergencia y, por ello, los
surfactivos catiónicos no pueden normalmente emplearse con
fines de limpieza. Sin embargo, la sustantividad, que produce una
película protectora superficial y en algunos casos su
acción bacteriostática y bactericida, hace a los
surfactivos catiónicos valiosos para un conjunto de
aplicaciones especiales. Las más importantes son:
ablandamiento de los tejidos,
modificación de la superficie de minerales,
flotación de minerales, emulsiones de asfalto, en la
industria del
petróleo como inhibidores de corrosión y como bacteriostatos/
bactericidas.

d. Aplicación de los detergentes En
la actualidad son pocos los procesos industriales que no utilizan
detergentes en alguno o varios de sus procesos.

Industria textil: Los utiliza ampliamente en lavado,
blanqueo, tintes, aprestos cueros,…
Industria agrícola: Empleo como humectantes,
que forman parte de la descomposición de insecticidas,
herbicidas, germicidas,…
Industria de la construcción: Hace uso de los detergentes
para mejorar la resistencia y
humectabilidad del cemento y
hormigón, aumentar la manejabilidad de polvos
decorativos en cerámicas, aumento de la fluidez del
hormigón, agentes espumantes para la fabricación
de materiales aislantes, adición a arcillas para crear
estructuras porosas en la fabricación de
refractarios,…
Industria minera: Se usan como preventivos del polvo
durante la excavación, carga y transporte
de carbón y minerales,…
Industria metalúrgica: Realiza con los
detergentes sintéticos la limpieza de los metales:
desengrasado, enjuagado, etc.
Industria del transporte: Lava el material
móvil, accesorios de ferrocarriles, automóviles,
cisternas para transporte de aceites, depósitos de
lubricantes, etc.
Industria química: Los emplea como
dispersantes, emulsificantes, mectantes, fabricación de
colorantes, lacas, pigmentos, productos fitosanitarios, lavado
de equipo, edificios, envases, etc.
Industria naval: Exige grandes cantidades en el
baldeo y lavado de embarcaciones, limpieza de depósitos
y medio de lucha en los accidentes
de derrame de crudos de petróleo

El consumo
doméstico de detergentes sintéticos aumenta cada
día con el uso cada vez más extendido de
máquinas automáticas para lavado de ropas, menaje y
vajillas, se emplea en gran escala en hospitales, sanatorios,
hoteles, cuarteles,
etc.

e.- Contaminación de las
agua

la causa de los detergentes
domésticos Mientras el lavado doméstico
se realizaba fundamentalmente a base de jabón, no causaba
una contaminación sensible en las aguas. El
exceso de jabón se precipitaba en forma de sales
cálcicas de los ácidos grasos arrastrando consigo
la parte de la suciedad no soluble y formando emulsiones.
Posteriormente han cambiado de forma radical las
características exigidas a los detergentes
domésticos. Esto se debe que las fibras sintéticas
deben ser lavadas en condiciones totalmente distintas y,
especialmente al cambio prácticamente total del lavado a
mano a las cómodas lavadoras de tambor, que requieren
nuevas funciones y efectos en los detergentes.

Al introducirse los detergentes sintéticos se
produjo primeramente una situación gravemente amenazadora:
las sustancias activas utilizadas no se degradaban
biológicamente con la suficiente rapidez. Se acumulaban en
los ríos y formaban en muchos lugares capas de espuma de
varios metros de altura, que no sólo impedían la
navegación, sino que afectaban grandemente a los procesos
de autolimpieza de las aguas. El origen de la espuma se
debía a los surfactantes de los
detergentes.

Se había supuesto que las bacterias
ambientales descompondrían rápidamente estos
surfactantes en compuesto más simples, como en el caso de
los jabones; se suponía que los surfactantes eran
biodegradables. Resultó que éste no era el caso. La
ley del
1.12.1962 prohibió en la RFA el uso de sustancias
detergentes activos
(tensoactivos) que según un procedimiento de prueba
prescrito no se hubiera degradado en un 80% en 24 horas. La
industria de los detergentes hubo de pasarse rápidamente a
los detergentes "biológicamente inocuos" sin que ello
incidiera en el efecto limpiador ni en los precios. Se
alteró químicamente la estructura molecular de los
surfactantes y haciéndolos más vulnerables a las
bacterias. La alteración supuso la sustitución de
las cadenas ramificadas por cadenas lineales. Sin embargo, desde
otras perspectivas han resultado efectos perjudiciales en las
aguas, especialmente en los lagos.

Por tanto, vemos que el empleo masivo de detergentes
en múltiples actividades humanas engendra un particular
tipo de contaminación motivo de innumerables perjuicios a
la calidad de las aguas y al funcionamiento de las estaciones de
tratamiento, tanto de aguas blancas como de aguas
residuales.

e.1.Efectos de los detergentes.

Los efectos de los detergentes son:

 Formación de espumas: La
formación de espumas tiene lugar con débiles
contenidos de detergentes, formación más abundante
en presencia de sales de calcio y más aún cuando
existen proteínas
en el medio. Además de los efectos físicos
representan una gran alteración de la estética y la posibilidad de vehicular
bacterias patógenas (microbacterias) y concentrar virus (hepatitis y
polio).

 Inhiben o ralentizan la
oxidación: Un contenido de 30 mg/l de detergentes
inhibe totalmente la actividad de bacterias
celulolíticas.

 Alteran la transferencia y la
disolución del oxígeno: La presencia de una
capa superficial protectora que dificulta la renovación
del oxígeno disuelto en la interfase aire-agua y, en
consecuencia, ralentizan la autodepuración de las
corrientes de agua.

 Perturban la sedimentación
primaria: Parece que los detergentes obran de distinta manera
según el grosor de las partículas en
suspensión. Chavane ha demostrado que la presencia de
agentes tensoactivos aumenta la velocidad de caída de las
partículas superiores a 25 micras. También es
preciso señalar que ciertas sales minerales que forman
parte de los detergentes pueden ejercer una posible acción
sobre la sedimentación.

 Disminuyen el rendimiento de los procesos
de tratamiento biológico más en lodos activados que
en biofiltros: Concentraciones del orden de 30 p.p.m. pueden
provocar perturbaciones.

 Acción más o menos marcada
sobre la flora nitrificante: Los detergentes aniónicos
del tipo ABS y alquilarilfulfonatos a la dosis de 6-12 mg/l
tienen una acción marcada sobre la flora nitrificante
dosis 50-60 mg/l provocan una inhibición total de estos
fermentos. Detergentes aniónicos en dosis de 120 mg/l
impiden el desarrollo de
algas.

 Alteran la permeabilidad de los suelos y, en
consecuencia, facilitan la penetración de microorganismos
en las aguas subterráneas: Los detergentes facilitan
el desplazamiento de bacilocoliformes.

 Alteran el olor y el sabor de las aguas
de consumo público: Se necesitan grandes cantidades de
detergentes para comunicar olor desagradable al agua (olor a
pescado), del orden de 50 mg/l. El umbral del sabor es frecuente
situarlo en 40 mg/l. Algunos individuos detectan el sabor en
concentraciones de 16 mg/l.

 Posibilidad de ejercer efectos
tóxicos: El ABS puede ser consumido en concentraciones
mucho mayores que las presentes en las aguas de bebida sin
producir a largo plazo efectos fisiológicos. Ratas
mantenidas durante dos años con 2000, 1000 y 200 p.p.m. en
la dieta no han presentado alteraciones en el crecimiento, cuadro
hemático, peso, examen microscópico, tejidos, etc.
Para el dodecil, las concentraciones Tlm 24 horas es de 4 p.p.m.;
Tlm 48 horas, de 3,5 p.p.m., y Tlm 96 horas es de 3,5 p.p.m. para
los peces.

e.2.- Los fosfatos.- El contenido principal de las
investigaciones y esfuerzos de los organismos
encargados de la protección del medio ambiente
lo constituye el fosfato, mientras que los restantes
contaminantes son menos tenidos en cuenta. El principal
estructurador empleado en los detergentes es el
Na5P3O10. Esta sustancia no
acarrea problemas
ambientales, ya que el ion P3O10-5 experimenta una lenta
reacción de hidrólisis en el ambiente hasta
convertirse en ortofosfatos, los cuales carecen de toda
toxicidad. Los estructuradores con polifosfatos son motivo de
honda preocupación ya que tanto ellos como los productos
resultantes de su hidrólisis contienen obviamente
fósforo, que se halla implicado en el proceso de
eutroficación.

Las características y funciones de los
polifosfatos en el proceso de lavado son los
siguientes:

 El efecto de formación de complejos
sobre los elementos creadores de dureza, por el cual se evita el
depósito de cal sobre las partes metálicas de la
máquina de lavar así como sobre la ropa
lavada.

 La formación de compuestos
análogos con los restos de hierro y
cobre de la
lejía de lavado, con lo cual se evitan reacciones de
descomposición, con el perborato utilizado como
blanqueador que podrían dañar las fibras de la
ropa.

 El trifosfato no sólo ejerce una
acción detergente, sino que también aumenta la
acción detergente de los tensoactivos.

 Por su capacidad de fijar la suciedad, que
aumenta con la presencia de la metilcarboxicelulosa, se evita que
la suciedad arrancada de los lugares más sucios se reparta
luego equitativamente otra vez en la ropa dándole a
ésta un color gris.

 No son tóxicos para la vida
acuática ni son nocivos para la salud de las
personas.

 Se descomponen satisfactoriamente mediante
hidrólisis en las plantas
depuradoras y en las aguas superficiales. Después de
degradarse ya no se comportan como agentes
secuestrantes.

 No interfieren con otros procedimientos de
tratamientos de residuos

 Pueden eliminarse con efectividad de las aguas
residuales en las centrales depuradoras.

 Su estructura química y sus reacciones
ya se conocen muy bien, y han sido investigadas y documentadas
durante muchos años.

 Precio relativamente bajo.

A estas características ventajosas de los
polifosfatos hay que contraponer como inconveniente su
actuación eutrófica sobre las aguas en las que
desembocan los desagües, especialmente las de los
lagos.

Un lago de aguas claras debe esta claridad a la falta de
algas y de otras plantas acuáticas que no encuentran las
condiciones de vida adecuadas a causa de la falta de fosfatos y
nitratos que le son vitales. Cuando se llevan mediante
desagües y aguas filtradas estos elementos al agua de los
lagos, aparece rápidamente un incremento excesivo
(eutrofia) de algas que conduce al ensuciamiento de los lagos. Es
especialmente temida en aquellos lagos adecuados para el
baño, el alga llamada "oscilatoria rubescens", que da al
agua un colorido marrón rojizo poco atractivo.

Existe, por lo tanto, una preocupación, por
motivos turísticos, para mantener alejados los
desagües domésticos, que contienen, debido al uso de
detergentes habituales, grandes cantidades de fosfatos, de los
lagos. El problema de la eutrofia no es tan importante en las
aguas corrientes.

En las zonas montañosas con desniveles adecuados
la solución más sencilla es el uso de una
canalización en anillo en la que se recolectan todos los
desagües de las comunidades del entorno y se llevan fuera
del lago, en general a la salida del lago después de su
purificación mecánica, y también
biológica, en caso de necesidad. Una canalización
en anillo, de este tipo, se utilizó por primera vez en el
año 1962 alrededor del Zellersee en Salzburgo y esta
medida se ha impuesto
posteriormente también en muchos otros lagos utilizados
para bañarse.

En aquellos lugares en los que no es posible una
canalización en anillo por motivos orográficos es
necesario purificar las aguas de desagüe de las comunidades
del litoral, de fosfatos y nitratos antes de llevarlas al lago.
Para esto no es suficiente la limpieza biológica normal,
puesto que con ella tan sólo se elimina una parte de los
fosfatos en fase de cieno. Para completar su separación es
preciso utilizar precipitantes, especialmente sales de hierro y
aluminio,
generalmente añadiendo lechada de cal, durante o
después de la etapa de limpieza
biológica.

5.3 Formulaciones de detergentes sin
fosfatos

Los fabricantes de detergentes han empleado dos
métodos en un intento de reducir o eliminar por completo
el contenido en fosfatos de los mismos: 1) sustitución de
los estructuradores con fosfatos por sustancias con propiedades
similares, y 2) empleo de surfactantes que funcionen sin
estructuradores de tipo secuestrante.

Como sustituto de los polifosfatos se han tenido
especialmente en cuenta dos sustancias: el nitrilo del
ácido triacético (NTA) y el ácido
cítrico.

Ambas sustancias tienen algo de perjudicial y en primer
lugar su carácter químico orgánico,
que les hace actuar a su vez como contaminante del agua. El
silicato de sodio (vidrio soluble)
no tiene este inconveniente, pero no presenta alguna de las
ventajas de los polifosfatos.

El nitrilo del ácido triacético presenta
excelentes características para la formación de
compuestos pero tiene una acción detergente muy limitada.
Su biodegradabilidad es cambiante y no segura; y requiere siempre
para ello oxígeno, liberando productos con contenido de
nitrógeno que pueden alimentar a las plantas (compuestos
de amonio y nitratos) y que a su vez aumentan la eutrofia.
Además existen inconvenientes toxicológicos debido
a la formación de compuestos con iones metálicos
venenosos. También se discute su compatibilidad con el
perborato blanqueador.

El citrato de sodio tiene buenas características
para la formación de complejos, pero sin embargo no tiene
acción detergente. Como sustancia fácilmente
biodegradable representa una buena carga en la economía del
oxígeno del desagüe.

La utilización del nitrilo del ácido
triacético (NTA) como sustituto parcial del fosfato se
inició a principios de los
años setenta. El 18 de diciembre de 1970 se detuvo, a
petición del inspector general de sanidad de los Estados
Unidos, mientras se efectuaban estudios más completos
sobre la sustancia. La petición del jefe de sanidad se
basaba en un informe del
National Institute of Environmental Health Science (NIEHS);
según este informe, un compuesto de NTA y cadmio
administrado a ratones, ya fuera por vía oral o por
inyección, se sospechaba que fuera teratógeno
(causante de anormalidades fetales).

Antes de su uso, extensas pruebas de
seguridad humana
y ambiental indicaron que a los niveles contemplados el NTA era
inocuo. Normalmente, el NTA se degrada en los sistemas de
depuración de residuos y en el ambiente. En estado
degradado pierde su capacidad para combinarse con metales. Sin
embargo, no lo hace en condiciones anaerobias, como las que
pueden encontrarse en algunas fosas sépticas. Ello hizo
pensar en la posibilidad de que el NTA sin degradar pudiera
combinarse con los metales pesados que se sabe existen en el
agua.

Esta situación indica el gran cuidado que debe
tenerse al asegurar que las alternativas al fosfato no presentan
riesgos
iguales o superiores para el ambiente. Una gran
preocupación relativa a los sustituyentes del fosfato es
que su química y comportamiento en el ambiente no se
conocerán, durante largos períodos de tiempo, por
lo que deberán obtenerse, con cuidadosas observaciones y
experiencias.

Las investigaciones realizadas con el NTA desde que se
interrumpió su empleo, indican que tiene muy pocas
probabilidades de presentar riesgos para el hombre o el
ambiente a los niveles máximos propuestos en los
detergentes. La proscripción del NTA en los Estados Unidos
continúa aún cuando su uso haya sido aprobado en
algunos países extranjeros. Quizá la amplia
publicidad
dada a los hallazgos iniciales haya creado actitudes en
la mente de los consumidores que impidan la aceptación
popular del NTA como componente de los detergentes,
independientemente de lo que diga la
ciencia.

Basándonos en las informaciones de los
consumidores, los fabricantes de detergentes son de la
opinión de que, si se rebaja el contenido en fosfatos de
sus productos sin un sustituyente apropiado, la mayoría de
personas simplemente usarán más detergente con el
fin de conseguir resultados que les satisfagan. El resultado neto
sería más o menos la misma cantidad de fosfatos en
las aguas residuales, pero a un coste superior para los
consumidores.

La búsqueda de combinaciones útiles de
surfactantes y estructuradores de tipo no secuestrante ha tenido
un éxito
moderado, y algunos detergentes carentes de fosfatos ha aparecido
en el mercado. Se han fabricado detergentes carentes de
fósforo, y en algunos estados y ciudades de los Estados
Unidos se ha prohibido o restringido la utilización de
detergentes fosforados. Los surfactantes se combinan con
estructuradores que aumentan sustancialmente la alcalinidad, y
que precipitan los iones del agua dura en lugar de secuestrarlos.
Típicamente, los estructuradores usados son carbonatos y
silicatos.

Estos estructuradores presentan algunas desventajas. La
formación de los residuos de calcio y magnesio es una de
ellas. Estos sólidos pueden depositarse en los
artículos que se han de lavar, con el resultado de que la
colada parece "áspera". Los estructuradores secuestrantes
mantienen en solución a los metales en forma de iones
grandes y evitan este problema. Los estructuradores precipitantes
confieren una alcalinidad mucho mayor al agua para lavar que los
fosfatos. Los detergentes con estos últimos producen un
pH comprendido
entre 9 y 10.5 en el agua para lavar. Los detergentes sin
fosfatos hacen que por lo general el agua tenga un pH comprendido
entre 10.5 y 11. Una solución con un pH de 11 y más
se aproxima al valor en que
la corrosión de la piel, graves
irritaciones oculares y la toxicidad por ingestión llegan
a constituir un problema. A unos valores de los pH tan elevados
las soluciones aparentemente forman geles con los tejidos
proteicos y son muy difíciles de eliminar antes de que se
originen daños graves.

A fines de 1971, el Council on Environmental Quality y
la EPA efectuaron una declaración relacionada con el
problema que rodea a los estructuradores de los detergentes. Su
conclusión, basada en estudios sobre beneficios y
desventajas relativos de los diversos estructuradores, fue que
desde el punto de vista sanitario los fosfatos eran los
estructuradores más seguros para los
detergentes. Esta conclusión se obtuvo a pesar de las
pruebas que indican una contribución de los fosfatos a la
eutroficación cultural. Como parte de esta
declaración, también se anunció un programa de
reducción de fosfatos en zonas difíciles, mediante
tratamientos apropiados de las aguas residuales.

e.4.- Efectos sobre el ambiente de la
eliminación de fosfatos.- Los que están en
contra de la eliminación de los fosfatos de los
detergentes consideran que la eliminación no
solucionaría el problema de la eutroficación ya que
en el fondo existe una fuente de fósforo considerable.
También consideran que no vale la pena arriesgarse a la
introducción de nuevos problemas en forma
de un sucedáneo de los fosfatos. Los que están a
favor de la eliminación de los fosfatos consideran que el
almacén
de fósforo contenido en el fango acabará por
agotarse. ¿Por qué no empezar a gastarlo
inmediatamente? Ambas partes están de acuerdo en que el
mejor plan a largo
plazo es la depuración de todas las aguas residuales,
así como la eliminación de los nutrientes vegetales
excesivos.

f.- Efectos de los detergentes sobre la vida
acuática

Ejemplos de
catástrofes

6.1.- Presencia de los detergentes en el
mar.-

Detergentes en el mar frente a la desembocadura de un
río costero

Ejemplo: el río Lez, que atraviesa Montpellier
y desemboca en el Golfo de León.

Resulta una gran heterogeneidad en la
distribución de los detergentes en el mar, según
que la corriente los lleve al este o al oeste. Concentraciones
del orden de 100 a 500 g/l han sido halladas a más de
2 km de la desembocadura del río. Además, un
fenómeno interesante es el observado durante
períodos de calma, durante los cuales se observa una banda
paralela a la costa, entre los 300 y 600 m de la misma, en el
seno de la cual las concentraciones varían entre 30 y 100
g/l, son superiores a las observaciones a un lado y al
otro.

Cossa (1973) ha proporcionado algunos datos relativos a
casos similares a casos similares: los de los estuarios del Sena
y del Loira.

Tabla I

Presencia en alta mar de los detergentes
aniónicos de los ríos Sena y Loira

(Según Cossa, 1973)

Cantidades expresadas en g/l

			Sena
		Boya 20			Boya 10
Nivel	Superficie	Prof.Media	Fondo	Superficie	Prof.Media	Fondo
Media	35,6	21,7	23,7	23,9	17,6	18,1
Máxima	109	43	60,55	55	41	50,5
Mínima	8	0	3,5	8	0	0

			Loira
		Boya 12			Boya 1 bis
Nivel	Superficie	Prof.Media	Fondo	Superficie	Prof.Media	Fondo
Media	19,7	11,8	11,4	13,6	8,9	7,1
Máxima	70	56	85	70	44	47
Mínima	0	0	0	0	0	0

Detergentes en la desembocadura al mar de un
sistema de alcantarillas de una gran ciudad
litoral:

Ejemplo: colector de alcantarillas de la
ciudad de Marsella. El colector desemboca en una rada aislada a
lo largo de una costa deshabitada, a 8 Km. de la
aglomeración, a nivel del mar; 500 000 m3 de aguas usadas
son vertidas diariamente.

1. Detergentes aniónicos en las
aguas

Se hallan en los trabajos de Arnoux y Caruelle
(1973) un considerable número de datos.
Resumiendo:

En un punto determinado, la cantidad de
detergente hallada en el mar varía en unas proporciones
que pueden ser de 1 a 10 según la hora del día;
esta variación disminuye a medida que nos alejamos de la
alcantarilla.
Análoga variación, más o
menos, existe en función
de los días de la semana.
Los vientos dominantes desempeñan una
importante función sobre la dispersión en la
superficie. En períodos de calma, se realiza con gran
uniformidad la distribución de las concentraciones que
se ordenan con bandas paralelas a la costa; valores
todavía grandes (comprendidos entre 50 y 75 g/l) se
vuelven a encontrar a más de 3 Km. de la desembocadura
de las alcantarillas, mientras que a menos de 1 Km. no se
encuentran mucho más de 200 g/l. A causa del viento
del este, las capas de las aguas usadas son fuertemente
desviadas hacia el oeste en forma de una estrecha banda, de
aproximadamente 1 Km. de altura, pegada a la costa; las
concentraciones oscilan entre más de 500 g/l en las
proximidades de la desembocadura y cerca de 50 g/l a
más de 6 Km.; se comprueba también una brusca
transición entre las aguas cargadas con detergentes y
las poco cargadas. Cuando hay viento del noroeste, se aprecia,
por el contrario, una acumulación al este de la
alcantarilla en una restringida superficie que apenas excede de
1 km2.

2. Detergentes aniónicos en los
sedimentos

Arnoux y Auclair han investigado los detergentes
aniónicos presentes en las aguas de imbibición de
los sedimentos del mismo sector (Auclair-Dessmon, 1973). Se
notará que las cantidades encontradas en la vertical del
punto de muestreo son
superiores a las que habían sido detectadas en las aguas
superficiales. Se hallan concentraciones de detergente de 200
g/l en un radio de 2 a 3
Km. alrededor de Cortiou. La dispersión de los detergentes
se debe a unos mecanismos complejos (arrastre por corriente de
fondosedimentación).

Distribución de los detergentes
aniónicos en zonas marinas
extensas:

 Polución por detergentes en el
Alto Adriático

Majori en 1968 demostró la ubicuidad de la
presencia de detergentes en las aguas del Alto Adriático.
Contenidos superiores a 200 g/l (e incluso 800 g/l)
fueron constatados en la bahía de Trieste, en el extremo
noreste, a lo largo de la costa entre Chioggia y la embocadura
del Tagliamento, al sur del Po.

2. Detergentes aniónicos en los
sedimentos del Golfo de León

Se encuentran a distancias de la costa superiores
a 50 Km. concentraciones en detergentes que exceden los 100-200
g/l. En ninguna parte se han detectado concentraciones
inferiores a 34 g/l.

f.2.- Acción de los tensoactivos sobre
los organismos marinos.

Agentes tensoactivos y vida
marina:

Acción de los detergentes en ocasión
del tratamiento de las capas del petróleo:

O´Sullivan y Richardson (1967) han descrito de
manera particularmente atrayente la acción de los
detergentes.

Mientras que un pequeño número de
organismos (lapas) eran los únicos afectados por el
petróleo crudo, el tratamiento con tensoactivos ha
provocado catástrofes repetidas e inmediatas: un
pequeño número de invertebrados marinos (en
general, los bígaros) subsistía; los demás y
también los peces, habían sido encontrados muertos,
como máximo, algunas horas después del tratamiento.
La decoloración era un signo particularmente claro del
desastre.

Posteriormente, la recolonización fue muy
lenta, con un desarrollo en particular de Enteromorpha, una
clorofícea frecuente en las zonas portuarias. La ausencia
de gasterópodos herbívoros debía favorecer
su desarrollo. Por supuesto, los daños fueron
sensiblemente diferentes según los lugares, y
especialmente cuando las rocas
no

Habían sido directamente tratadas. Diferencias
muy marcadas fueron constatadas entre los diversos
microhábits: debajo de las piedras, fisuras de las rocas,
cubetas, etc. Los animales
susceptibles de aislarse del medio, al menos durante cierto
tiempo, como las bellotas de mar y los mejillones, en ocasiones
pudieron resistir mejor. Los datos obtenidos en el caso de las
playas arenosas son menos evidentes; teniendo en cuenta el
elevado grado de retención de la mezcla aceite-detergente
en las arenas.

Toxicidad de los agentes
tensoactivos:

 Acción a corto plazo de los
detergentes

Es bastante difícil determinar la toxicidad
relativa de los productos unos respectos a los otros. Basta una
ligera variación en la composición química
del producto ensayado o de la elección de las especies de
experimentación para obtener resultados muy diferentes. La
siguiente tabla nos proporciona la
ilustración, al mismo tiempo que algunos ejemplos, de
dicha acción a corto plazo.

En general, se admite que:

Entre los detergentes aniónicos, los
derivados del alcohol
láurico son menos tóxicos que los compuestos a
base de alquilarilos.
La diversidad de los detergentes no
iónicos determina una gran variedad en el aspecto
toxicológico. Los menos tóxicos son los
ésteres oxietilénicos, los ácidos oleicos
y los condensados mixtos de óxido de propileno y
óxido de etileno. Éteres y aminas grasas son
tóxicas y a unas concentraciones susceptibles de
encontrarse en el medio natural

Se admite que las algas y ciertos animales como
los poliquetos son muy sensibles, mientras que los moluscos lo
son poco. Los crustáceos son muy tolerantes frente a los
detergentes, lo cual es cierto para determinados isótopos
del género
Sphaeroma, pero lo es menos para individuos del género
Idothea; en cuanto a los anfípodos, parecen muy sensibles.
Los moluscos lamelibranquios son bastante resistentes a corto
plazo.

Perkins (1968) ha obtenido interesantes resultados
con una original metodología: los animales son colocados en
soluciones muy concentradas (75% de agua de mar, 25% de
detergente) durante 30 segundos, 5, 15 o 30 minutos, lavados
durante una hora y observados durante 5 días. Se obtienen
mortalidades del 90 al 100% en los crustáceos Balanus
balanoides, B. crenatus, Eupagurus bernhardus y Carcinus moenas,
en los equinodermos Asterias rubens y Psmmechinus miliaris, y en
los moluscos Buccinum undatum y Mytilus edulis, mientras que
otros moluscos son muy resistentes: Littorina littorea, L.
Sexatilis y Nucella lapillus (0 al 10% de
mortalidad).

 Acción a largo plazo de los
detergentes (efectos subletales)

Han sido estudiados numerosos fenómenos: la
tasa de crecimiento, el desarrollo larvario y las reacciones
fisiológicas. Todos los agentes tensoactivos se han
mostrado como peligrosos, incluso a débiles
concentraciones. Soudan (1972) estudiando la actividad de las
valvas de las ostras puestas en contacto con
antipetróleos, demostraron que los detergentes
aniónicos y los éteres de poliglicol
reducían sensiblemente dicha actividad.

El comportamiento de los animales es alterado por
los detergentes: acción de enterrarse en bivalvos tales
como Gammarus olivii y el camarón Crangon crangon. En el
medio natural, esto puede tener consecuencias desastrosas,
impidiéndoles emplear el reflejo de enterrarse en
presencia de sus depredadores, y también la captura de su
alimento.

Perkins (1968), después de haber efectuado
una entalladura en el borde de la concha de Littorina littorea y
sumergir a los individuos durante 5 minutos en una
solución al 25% de detergente, ha observado,
después de 14 días, el cierre de la entalladura,
pero una disminución del 50%, en relación con los
testigos, del crecimiento de la concha. Este crecimiento es
considerablemente reducido cuando los animales permanecen en
contacto durante 24 horas con soluciones cuyo contenido en
detergentes oscila entre 7.5 y 3000 p.p.m.

Ha sido realizada toda una serie de trabajos
concernientes a la acción sobre la secuencia del
desarrollo en dos especies de poliquetos (Scolelepis fuliginosa y
Capitella capitata) de algunos detergentes. Dichos detergentes
aniónicos y no iónicos han demostrado poseer
efectos perturbadores más o menos acentuados, según
su naturaleza química. Los hechos generales observados se
resumen así:

Cuando la concentración aumenta, la
duración de las distintas fases del ciclo aumenta, y se
observa una reducción concomitante en la abundancia de
huevos, trocóforas, metatrocóferas y fases
juveniles.
Los estados más sensibles son: la
maduración del tejido del ovario y de los ovocitos y
la
metamorfosis, en el momento del paso de la vida larvaria
pelágica a la vida bentónica.
Experiencias realizadas sobre varias
generaciones evidencian la posibilidad de adaptación al
producto y un persistente retardo en el crecimiento cuando las
concentraciones aumentan; es preciso, de todas formas, apuntar
que esta adaptación está limitada finalmente por
los efectos letales y subletales del
detergente.
A elevadas concentraciones (100 mg/l), se ha
podido observar gran número (13%) de larvas anormales
(bipartición del abdomen) de Capitella capitata criadas
en un detergente considerado como muy poco tóxico
(éster de polietilén-glicol y ácido
graso); tal anomalía ha sido señalada
también en la misma especie puesta en presencia de una
sal de cobre

En el mismo orden de cosas,
señalaría las observaciones de Kaim-Malka (1974) en
Idothea baltica basteri, isópodo que sometido al mismo
detergente ha manifestado un alto porcentaje de anomalías
(reducción progresiva en cadafase larvaria, de las
antenas y
"pérdida" de branquias).

 Modalidades de acción de los
agentes tensoactivos

Manwell y Baker (1967) han demostrado que los
detergentes son unos potentes agentes bioquímicos; los
sistemas lipoproteínicos son alterados, la hemoglobina del
lenguado puede convertirse en insoluble y las amilasas y
esterasas son activadas. Dichos autores señalan la
destrucción de enzimas en las
paredes de los lisosomas. Suponen que la acción de los
detergentes sobre el sistema lipopro-teínico se manifiesta
en tres etapas: ruptura de los enlaces macromoleculares, por lo
cual se facilita la solubilización de determinadas
proteínas, extracción de los lípidos de
los complejos lipoproteínicos debido a la gran afinidad
entre los agentes tensoactivos y los lípidos, y
acción directa sobre las
proteínas.

g. Chemical & Engineering News. Enero
97/98

American Chemical Society
(ACS).

FMC lanzó un número de nuevos
productos en 1996. Absorpta Plus (polvos de sosa) posee un gran
volumen y una
gran superficie de absorción -absorbe 3 veces más
que un típico producto de polvos de sosa-. El producto
es utilizado tanto en lavanderías y lavavajillas
automáticos como en industrias
de limpieza. En Octubre del 96, FMC comercializó
un altamente absorbente sodiotripoli-fosfato que podía
ser utilizado junto a la Absorpta plus para incrementar el
proceso y eficacia del
empaquetamiento. Respecto a polímeros, FMC
introdujo una línea para varios servicios
industriales de limpieza con aplicaciones para controlar
depósitos de carbonato cálcico. Otro
polímero es comercializado en 1997 para combatir
incrustaciones.

Rhône-Poulenc
trabaja con surfactantes etoxilados y con
polímeros anti-incrustantes que previenen el crecimiento
del cristal de carbonato cálcico. Las condiciones son
bajas temperaturas.

Solvay
Interox
lanzan un producto basado en
peróxido de hidrógeno. Se nota un crecimiento de
este producto, sobre todo en
Sudamérica.

Richard
Wardell,
manager de textiles y detergentes de la industria
Degussa, comenta que "la industria ha desarrollado una
tecnología activadora complementaria que
puede realzar el funcionamiento del detergente a bajas
temperaturas. Se estabiliza tan bien como la fórmula del
peróxido y es efectivo a alta alcalinidad.
Degussa ha desarrollado polímeros bio-degradables
antiredeposición, que reduce las incrustaciones en las
fibras.

Procter &
Gamble
en 1996 trajo un 20%
más de polvos detergentes con fórmula compacta,
Ultra2. Posee un enzima llamado carezyme que ataca
fibras dañadas que forman pelotas en la superficie de la
prenda de vestir, creando un aspecto gris y sucio.
También posee un inhibidor de transferencia del tinte.
Al mismo tiempo la industria corta los precios de los productos
líquidos un 6,5%. La empresa
aumenta el uso de glucosamidas en lavavajillas y productos de
lavadoras.

Dow Corning, manager del marketing de
detergentes en Norteamérica. La susodicha crea un agente
de silicona antiespuma. Dow reemplaza los
alquil-bencenosulfonatos lineales por alkylated, sales
difeniloxidodisodio sulfonados, que son solubles y estables en
ácidos fuertes y soluciones
alcalinas.

Bayer trabajan con el ácido
poliaspártico que es biodegradable, buen dispersante,
ablandador y agente separador para
detergentes

Los fosfatos son acusados de eutroficación
de lagos. A pesar de esto, no existe una restricción
federal en el uso de fosfatos en detergentes de lavadoras en
EE.UU. Pero hay restricciones locales que han creado
prohibiciones efectivas nacionales del uso de fosfatos en
detergentes.

De todas formas hay varios países sin dicha
restricción como Australia, Tailandia y
China.

En el año 1997 ha habido una demanda de
detergentes líquidos impresionante debido a que los
líquidos son mejores que los polvos a la hora de
disolverse en agua fría. Antes se utilizaban más
los polvos pero ha habido un crecimiento rápido del uso de
los líquidos de manera que actualmente se consume un 50%
aproximadamente de cada uno.

Witco es el primero promocionando surfactantes
especiales basados en sulfonatos de naftaleno ya que conservan
la formulación de separar en fases. Los consumidores
prefieren líquidos ya que convenientemente es más
soluble y no deja residuos.

Amway ha querido mantener la competitividad de los líquidos con los
polvos. Para ello ha añadido un ácido
orgánico suave a los polvos creando un efecto
ligeramente efervescente. Así se conserva el agua blanda
y altas efectividades. Debido a que los detergentes de
Amway están basados en surfactantes no
iónicos se produce muy poca espuma, lo que es favorable
para el medio ambiente.

Nuevas lavadoras buscan nuevas
fórmulas

En 1996 Frigidaire de Dublín, Ohio
introdujo su lavadora de gran capacidad, baja energía y
gran carga de ropa. El nuevo modelo utiliza
un 43% menos de agua y los costes son de 90$ por año.
Frigidaire tiene un acuerdo con Lever Brothers, New
York City de manera que tiene que incluir un tambor de detergente
Wisk con cada lavadora -se trata de un detergente poco
espumante-.

En el medio ambiente la espuma puede ser un gran
problema. La nueva fórmula limpiará mejor la ropa
en la nueva lavadora y limitará las espumas. La
fórmula puede ser utilizada en todas las máquinas
de lavar y los que la utilizan se sorprenderán al ver que
no hay espuma. Los ingredientes básicos no son
significativamente diferentes.

A pesar de todo, los productores de materia cruda
ven el incremento de la demanda de determinados ingredientes en
las fórmulas de bajo contenido espumante. Otro lema
sería

"Puedes usar un detergente normal, pero usa
menos"

Medio ambiente y surfactantes

Los surfactantes alquilfenolestoxilatos como el octil, nonil y
dodecilfenol-etoxilato son usados para aplicaciones industriales
como pinturas, herbicidas e insecticidas. Sobre 79 millones de
libras en el 93 de productos de nonilfenoletoxilato fueron
gastados en productos de limpieza doméstico, sobre todo en
líquidos de lavadora.

Existen restricciones en algunos países europeos debido
a la toxicidad que concierne. El nonilfenoletoxilato
podría convertirse en un objetivo para
prevenir efectos estrogénicos. En 1996 dos grupos de
investigación separados, uno en la Universidad de
Brunel (Inglaterra) y
otro en el Medical College of Wisconsin (Milwaukee), encontraron
productos en los surfactantes que causaban efectos
estrogénicos en la trucha macho irisada. El pez expuesto
rápidamente forma huevos, lo cual no es normalmente
formado por ellos. Este efecto se está estudiando en el
sistema hormonal y endocrino humano.