Científicos en Alemania han desarrollado una estrategia que mejora la solubilidad de los tensioactivos aniónicos de cadena larga a temperatura ambiente.1 En el futuro, podría ser posible utilizar la estrategia para formular productos de limpieza a partir de aceites de colza, oliva o girasol, y reducir la cantidad de tensioactivo necesario en los detergentes de lavado.
La estrategia se denomina Complet o concepto de descenso del punto de fusión por etoxilación. Se basa en el trabajo anterior de Werner Kunz, de la Universidad de Ratisbona, y sus colegas, que encontraron que los aniones con grupos de cabeza de carboxilato y unidades de óxido de etileno podrían usarse como contraiones para reducir el punto de fusión y la temperatura de solubilización en agua de cualquier tensioactivo catiónico.2
Ahora, un equipo formado por Kunz y Matthias Kellermeier de BASF ha diseñado contraiones catiónicos que contienen óxido de etileno para solubilizar tensioactivos aniónicos. "Elegimos la colina como un catión orgánico de origen biológico con capacidad previamente demostrada para solubilizar sulfatos y carboxilatos de alquilo, un efecto que podría mejorarse significativamente mediante la adición de unidades de óxido de etileno a la estructura de la colina", dice Kunz.
Los tensioactivos aniónicos comprenden una cadena alquílica hidrófoba con una cabeza hidrófila cargada negativamente y se utilizan en detergentes y jabones. Sin embargo, es difícil disolver en agua los tensioactivos con cadenas de alquilo más largas que C14. Los detergentes utilizados actualmente se limitan a los tensioactivos que comprenden cadenas de alquilo más cortas, como el ácido láurico (con una cadena de alquilo C12 saturada), que se obtiene principalmente del aceite de palma. La mayor parte del suministro mundial de aceite de palma proviene de Indonesia y Malasia, donde está relacionado con la deforestación y la pérdida de hábitat para tigres y orangutanes, lo que ha llevado a los investigadores a investigar materias primas alternativas.
Las pruebas de limpieza con sulfato de octildecilo de sodio (arriba a la izquierda), sulfato de octildecilo de colina (arriba en el medio) y un derivado de colina etoxilada de sulfato de octildecilo (arriba a la derecha) demuestran que el catión de colina etoxilada mejora el rendimiento de limpieza del sulfato de octadecil
Thomas Farmer, del Centro de Excelencia de Química Verde de la Universidad de York, en el Reino Unido, dice: "Lo lógico es intentar observar los tipos de triglicéridos y aceites que podríamos tener disponibles en climas más templados". de los ácidos grasos de cadena larga en el Reino Unido y Europa provienen de los aceites de oliva, colza y girasol: la UE cosechó más de 29 millones de toneladas de semillas oleaginosas en 2020. "El problema suele ser que, por longitudes de cadena C14, C16 y C18, nos encontramos con problemas de solubilidad , por lo que esta estrategia parece muy prometedora”, explica Farmer.
"Para nosotros, fue sorprendente que la inserción de un solo grupo de óxido de etileno en la molécula de colina ya condujera a una mejora sustancial de la eficiencia de solubilización en comparación con la colina pura", dice Kellermeier. Esta mayor solubilidad probablemente se deba al mayor volumen y asimetría de los contraiones. Los grupos oxietileno también hacen que el sistema sea más flexible, aumentando la energía libre del estado sólido que, a su vez, evita que se formen cristales de tensioactivo o fases líquido-cristalinas.
Kellermeier y Kunz dicen que la estrategia tiene beneficios además de reducir la dependencia de la sociedad del aceite de palma. La solubilización de los tensioactivos de cadena larga de un producto de limpieza en condiciones ambientales puede permitir un lavado eficiente desde el punto de vista energético a bajas temperaturas y ahorrar recursos, ya que las dosis más bajas de detergente deberían ofrecer un rendimiento comparable debido a su mayor actividad superficial inherente.
"En términos de una prueba de concepto inicial, este es un excelente punto de partida, por lo que solo se trata de extrapolarlo aún más", dice Farmer. Sin embargo, extender esta prueba de concepto no está exento de barreras. "Antes de cualquier aplicación de este tipo, se deberá realizar una evaluación profunda de los riesgos de los compuestos recién sintetizados y se deberá probar la solidez del concepto de solubilización frente a la presencia de otras sales", dice Kellermeier. "Por último, cualquier ventaja lograda con los derivados de la colina etoxilada en términos de rendimiento o sostenibilidad de los tensioactivos debe compararse con las tecnologías existentes, como la inserción de grupos de óxido de etileno en los tensioactivos aniónicos", añade Kunz.
