Bezfosforanowe formuły do mycia w zmywarkach: nowe wyzwanie dla przemysłu

• Strona główna
• Artykuły
• Bezfosforanowe formuły do mycia w zmywarkach: nowe wyzwanie dla przemysłu

2014-03-20

Proszki oraz żele zdominowały rynek na kolejnych kilka lat, zanim we wczesnych latach dziewięćdziesiątych w Zachodniej Europie, a dziesięć lat póżniej w Stanach Zjednoczonych, została stworzona pojedyncza tabletka myjąca. Była to tabletka jednorodna w swojej objętości, bez podziału na warstwy i bez kulki zawierającej nabłyszczacz.

W ostatnich latach tabletki stały się wielofunkcyjne. Obecnie pełnią funkcje: myjącą, nabłyszczającą, zmiękczającą, przyspieszającą wysychanie, zintegrowanego neutralizatora zapachów czy aktywatora układu wybielającego. Niejednokrotnie składają się z kilku warstw zawierających materiały, których nie powinno się ze sobą łączyć ze względu na stabilność produktu. Kapsułki z alkoholu poliwinylowego na dobre zagościły na europejskim i północnoamerykańskim rynku. Są to układy złożone z oddzielonych komór z żelem lub proszkiem, które są w stanie dozować poszczególne składniki myjące dokładnie wtedy, kiedy są potrzebne w cyklu mycia bądź płukania.

Fosforany – podstawowy składnik produktów do zmywarek
Fosforany, w swojej najbardziej popularnej formie trójpolifosforanu sodowego (STPP), są podstawowym składnikiem detergentów do mycia w zmywarkach. Odgrywają kluczową rolę w zmiękczaniu wody i usuwaniu zabrudzeń organicznych i nieorganicznych; utrudniają ich redepozycję, nadają połysk oraz mają działanie buforujące. Ponadto powszechnie wiadomo, iż fosforany są bezpieczne dla zmywarek ze względu na ograniczenie procesu korozji metali oraz tworzenia się osadów wewnątrz zmywarki. Wykazują przy tym niską toksyczność. Dlatego fosforany w ciągu ostatnich dekad znalazły szerokie zastosowanie w dużej gamie detergentów. Mimo posiadania tak wielu zalet, fosforany przyczyniają się do eutrofizacji wód. Fosfor i azot są składnikami odżywczymi odpowiedzialnymi za nadmierny rozwój glonów oraz roślin wodnych, który może negatywnie wpływać na różnorodność systemów biologicznych, jakość wody oraz jej zastosowanie. Sam proces eutrofizacji jest dość skomplikowany i podlega także m.in. wpływowi klimatu, kondycji zooplanktonu, populacji ryb w zbiornikach wodnych czy samej jakości wody.

Ograniczenia unijne
Unia Europejska przyjęła stosowne regulacje prawne definiujące maksymalną ilość fosforanów, które mogą być użyte w środkach do prania i mycia w zmywarkach. Mają one na celu ograniczyć wpływ fosforanów zawartych w detergentach na eutrofizację wód oraz koszty usuwania fosforanów w oczyszczalniach ścieków. Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego nr 259/2012 wprowadziło w lipcu 2013 r. limit 0,5 g zawartości fosforu w jednej dozie w środkach do prania. Został ustanowiony także limit 0,3 g fosforu w standardowej dozie detergentu do zmywarek, który ma wejść w życie z początkiem 2017 r. Regulacje te nie dotyczą detergentów profesjonalnych do mycia w zmywarkach przemysłowych. W czasie gdy zeolity znalazły szerokie zastosowanie jako zamienniki fosforanów w środkach piorących, kwestia prostego zamiennika fosforanów w detergentach do zmywarek pozostaje otwarta. Oznacza to poważne wyzwanie, ale też otwiera nowe możliwości dla producentów chemii gospodarczej.

Często podnoszony jest fakt, iż usunięcie fosforanów ma negatywny wpływ na działanie środków piorących. Jednak należy podkreślić, iż dużo większy wpływ na sam proces prania i zmiękczania wody ma obniżenie temperatury prania. Teoretycznie, użycie zeolitów mogłoby zostać rozszerzone także na detergenty do mycia naczyń, jednakże nierozpuszczalne zeolity mają tak niszczące działanie na delikatną porcelanę oraz dekory na naczyniach poprzez ich mechaniczne ścieranie, że nie znalazły szerszego zastosowania. Dlatego pojawiły się liczne alternatywne rozwiązania, takie jak polimery, surfaktanty, zmiękczacze wody, czynniki kompleksujące, enzymy, układy utleniające. Każde z nich stanowi potencjalne rozwiązanie, ale żadna z wymienionych grup surowców nie jest w stanie zastąpić fosforanów.

Jak robią to inni?
Nakaz ograniczenia bądź też usunięcia fosforanów ze środków do zmywarek obowiązuje w chwili obecnej w wielu krajach na całym świecie, takich jak np. Stany Zjednoczone, Kanada, Japonia, Włochy i Szwecja. Formuły bezfosforanowe zostały stworzone już jakiś czas temu i mogą służyć jako punkt odniesienia. Trzeba również uwzględnić różnice w twardości wody i w konstrukcji zmywarek pomiędzy poszczególnymi krajami, gdyż mogą mieć one znaczący wpływ na działanie końcowego produktu.

W ciągu ostatnich dwóch dekad w Stanach Zjednoczonych były podejmowane próby wyeliminowania fosforanów z detergentów do zmywarek. Od lipca 2010 r. praktycznie wszystkie produkty do zmywarek znajdujące się na amerykańskim rynku nie mogą zawierać więcej niż 0,5% fosforu. Bardzo krótki czas, jaki został dany producentom na dostosowanie się do wymogów prawa i reformulację produktów spowodował, iż pierwsza generacja detergentów miała znacząco gorsze działanie i wywołała lawinę reklamacji konsumenckich. Dopiero druga generacja produktów, wprowadzona na rynek po kolejnych 12-18 miesiącach, charakteryzowała się znacząco lepszym działaniem, zwłaszcza w zakresie funkcji nabłyszczania. Pokazało to, jak ważnym krokiem w polepszeniu działania produktów po usunięciu fosforanów są szeroko zakrojone prace badawczo-rozwojowe.

Bezfosforanowe formuły detergentów
W Tabeli 1 (patrz nr 1/2014 czasopisma) przedstawiono ramową formułę detergentu do zmywarek (w formie proszku albo tabletki) zawierającą fosforany, bądź też ich pozbawioną. Zadaniem wyzwalaczy (ang. enabler) jest dyspergowanie zabrudzeń, zapobieganie tworzeniu się warstw osadów oraz połysk bez śladów kropli. Oczywiście ich działanie jest powiązane z układem zmiękczającym wodę (ang. builder). Zawarty w odpowiednim stężeniu STPP działa jako substancja zmiękczająca wodę bez wytrącania osadu i minimalizuje nierozpuszczalny osad kamienia, utrzymując połysk naczyń. Węglany, rozpuszczalne w wodzie krzemiany czy cytryniany mają długą tradycję zastosowania w środkach do mycia w zmywarkach, ale zazwyczaj ich działanie nie jest wystarczające, jeśli chodzi o usuwanie śladów po kroplach i zapobieganie tworzenia warstw osadów na naczyniach. Ponadto koszt surowca jest wyższy niż zysk wynikający z jego zastosowania. W ostatnich latach zaczęto także stosować bardziej przyjazne środowisku (ze względu na potencjał eutrofizacyjny) biodegradowalne chelaty aminokarboksylanowe: kwas metyloglicynodioctowy (MGDA) oraz kwas dikarboksymetyloglutaminowy (GLDA).

CAŁY ARTYKUŁ ZNAJDĄ PAŃSTWO W NR 1/2014 KWARTALNIKA "CHEMIA I BIZNES. RYNEK KOSMETYCZNY I CHEMII GOSPODARCZEJ". ZAPRASZAMY.

Aby otrzymywać w 2014 roku czasopismo, należy zamówić prenumeratę. Kontakt: redakcja@chemiaibiznes.com.pl

detergentychemia gospodarczazrównoważony rozwójfosforany