Detergenty: bezpieczeństwo dla człowieka i środowiska

• Strona główna
• Artykuły
• Detergenty: bezpieczeństwo dla człowieka i środowiska

2017-02-01  / Autor: Artur Rogaliński, Zakłady Chemiczne UNIA Spółdzielnia Pracy

Detergenty mogą mieć różną postać (płyn, proszek, pasta, kostka, wypraska, kształtka itp.) i używa się ich w gospodarstwie domowym, obiektach użyteczności publicznej lub do celów przemysłowych.

W skład współcześnie stosowanych detergentów wchodzą:

• surfaktanty – do najpopularniejszych należą anionowe sole sodowe: kwasu alkilobenzenosulfonowego (ABS), laurylosiarczanu (SDS), czy etoksylowanego laurylosiarczanu (SLES). Do surfaktantów należą również niejonowe etoksylowane estry alkoholi wyższych kwasów tłuszczowych, amfoteryczne betainy oraz kationowe czwartorzędowe sole amonowe,
• wypełniacze aktywne – głównie sole sodowe, takie jak tripolifosforan sodu, wersenian sodu, cytrynian sodu oraz węglan sodu,
• zeolity – przykładem takiego związku może być glinokrzemian sodu,
• wypełniacze – najszersza grupa związków aktywnych, do której należą między innymi siarczan i chlorek sodu, alkohole,
• dodatki – barwniki, kompozycje zapachowe, substancje zmiękczające, substancje zabezpieczające przed ponownym zabrudzeniem, dodatki antykorozyjne, konserwanty.

Detergenty – wpływ na środowisko.
Większość produktów chemii gospodarczej projektowana jest w taki sposób, aby po użyciu zawartość mogła razem z wodą dostać się do kanalizacji, a następnie wraz ze ściekami dotrzeć do systemu oczyszczania ścieków. Aby zapewnić bezpieczeństwo produktów dla środowiska producenci dokonują oceny ryzyka środowiskowego, bazując na ilości oraz działaniu poszczególnych składników detergentu. Do prawidłowej oceny ryzyka potrzebna jest przede wszystkim informacja o najwyższym możliwym stężeniu składnika w środowisku, które nie powoduje zagrożenia dla zwierząt, roślin oraz mikroorganizmów, czyli tzw. NOEF.

Oczyszczanie ścieków przebiega w dwóch etapach. Pierwszy etap polega na fizycznym oddzieleniu materiałów stałych, tj. piasku, tłuszczów, brudu od ścieków, poprzez zastosowanie np. zbiorników flotacyjnych. W drugim etapie następuje oczyszczanie z substancji organicznych poprzez zastosowanie mikroorganizmów, głównie bakterii. Proces ten nazywany jest biodegradacją. Jego celem jest obniżenie stężenia organicznych składników detergentów w ściekach. Nieorganiczne składniki detergentów, tj. fosforany, zeolity, barwniki mogą być przyłączane podczas pierwszego i drugiego etapu oczyszczania do stałych cząstek, tworząc ostatecznie biologicznie aktywne cząstki, wyłapywane później w procesie adsorpcji i wykorzystywane m.in. jako nawozy.

Każda, nawet niewielka ilość składników, które nie są biodegradowalne, bądź usunięte w procesie oczyszczania np. na skutek flotacji lub sedymentacji może następnie dostać się do wód gruntowych, gleby lub rzek oraz jezior. W konsekwencji prowadzi to do zagrożenia zanieczyszczeniem środowiska, a w dalszej perspektywie może stanowić również poważne zagrożenie dla człowieka. Biorąc pod uwagę stale rozwijający się rynek detergentowy oraz wzrastającą liczbę ludności, a co za tym idzie większą konsumpcję środków czyszczących, problem ten będzie narastał.

Spośród wszystkich składników detergentów najistotniejszą grupę stanowią surfaktanty. Ich wpływ na środowisko jest badany od bardzo dawna i w większości wypadków doskonale znany. Pomimo znakomitej degradacji w oczyszczalniach ścieków, pewna część środków powierzchniowo czynnych przedostaje się jednak do wód gruntowych i gleby. Istnieje również obawa, że surfaktanty mogą odkładać się w osadzie po oczyszczaniu ścieków, co powoduje znaczący wzrost ich stężenia w procesie oczyszczania, a w konsekwencji może doprowadzić do zabicia bakterii, bądź zmiany ich sposobu działania i niewystarczająco skutecznego procesu biodegradacji wewnątrz oczyszczalni. Z tego powodu część krajów wprowadza odgórne regulacje pozwalające na monitorowanie ilości surfaktantów w wodach pitnych i ściekach.

Spośród surfaktantów najbardziej toksycznymi są kationowe środki powierzchniowo czynne, w szczególności czwartorzędowe sole amoniowe. Niewiele niższą toksycznością odznaczają się amfoteryczne tlenki amin. Czwartorzędowe sole amoniowe posiadają nierzadko własności bakteriobójcze i są stosowane dzięki temu jako aktywny składnik w preparatach dezynfekujących. Jednakże zbyt niskie bądź zbyt wysokie stężenie tych substancji powoduje uodpornienie się szczepów bakterii, a co za tym idzie również niewystarczającą skuteczność biodegradacji w oczyszczalniach ścieków.

Biologiczna aktywność surfaktantów jest powszechnie znana. Anionowe środki powierzchniowo czynne mogą wiązać się z makromolekułami, takimi jak białka, enzymy, czy DNA. Powoduje to zmianę w łańcuchu polipeptydowym i naładowanie powierzchniowe cząsteczki, a co za tym idzie zmienia się funkcja biologiczna danego związku. Jest to cecha, która może być wykorzystana pozytywnie np. w produkcji leków, jednakże w przypadku uwolnienia surfaktantów do środowiska może powodować niekontrolowane procesy przemian środowiskowych.

Surfaktanty są niebezpieczne dla środowiska wodnego. Do najbardziej agresywnych związków należą te najpopularniejsze: SDS – dodecylosiarczan sodu, LAS – alkilobenzenosiarczan sodu, AE – etoksylowane alkohole, AES – etoksylowane siarczany alkoholi, w tym jeden z najbardziej popularnych środków powierzchniowo czynnych – SLES. Anionowe i niejonowe środki powierzchniowo czynne działają toksycznie wobec niektórych szczepów bakterii, a także alg[2]. Ponadto Petersson i in. potwierdzili w swoich badaniach toksyczność detergentów, głównie środków powierzchniowo czynnych w nich zawartych na wodne bezkręgowce. Wpływ detergentu na dafnię rozwielitkę był wprost proporcjonalny do zawartości surfaktantu w produkcie. Anionowe surfaktanty działają również bardzo agresywnie wobec ryb i innych wodnych kręgowców. Powodują niejednokrotnie zmiany w ich zachowaniu, wchłaniają się przy tym niezwykle szybko do organizmu i w niektórych wypadkach prowadzą do zmniejszenia ich aktywności biologicznej. Warto jednak nadmienić, że we wszystkich opisanych powyżej wypadkach notuje się gwałtowny spadek negatywnych efektów wraz z nawet niewielkim rozcieńczeniem detergentu.

Innym niezwykle niebezpiecznym dla środowiska składnikiem często stosowanym w detergentach, szczególnie w środkach piorących, jest tripolifosforan sodu (STPP). STPP jest związkiem kompleksującym, którego głównym zadaniem w detergentach jest wiązanie jonów wapnia i magnezu, czyli obniżanie twardości wody i dzięki temu zwiększanie efektywności działania surfaktantów. Niestety, uwolnienie tego związku do środowiska wiąże się z bardzo poważnym niebezpieczeństwem w postaci zaburzenia gospodarki mikroelementami, głównie fosforem. Prowadzi to do eutrofizacji, czyli gwałtownego zwiększenia ilości wartości odżywczych w wodzie, a w dalszej kolejności do wzrostu glonów. Wzmożone "kwitnienie", jak często nazywana jest eutrofizacja, skutkuje w dalszej kolejności odtlenieniem głębszych warstw wody, czego efektem z kolei jest śmierć ryb głębinowych i wodnych bezkręgowców. W końcu obumierają też przybrzeżne rośliny, głównie trzciny, co stanowi zagrożenie dla roślinożernych gatunków ptaków. Zostaje zaburzony system filtracji wody, część powstających glonów jest silnie toksyczna i w przypadku rozwoju na terenie zaopatrywania się w wodę pitną może stanowić bardzo poważne zagrożenie dla zdrowia człowieka.

W walce z eutrofizacją wiele krajów wprowadza regulacje dotyczące dostarczania środowisku środków odżywczych potrzebnych do zaistnienia procesu, głównie azotu i właśnie fosforu. Obniżanie zanieczyszczenia odbywa się poprzez wprowadzanie obowiązkowych norm dla producentów dotyczących ilości wprowadzanego fosforu do środowiska, a także poprzez międzynarodowe uzgodnienia i programy, np. niemiecko-holenderski Rhine Action[5]. W Polsce, zgodnie z art. 3 Rozporządzenia Ministra Gospodarki i Pracy z 23 lipca 2004 roku w sprawie szczegółowych wymagań dla niektórych produktów ze względu na ich negatywne oddziaływanie na środowisko, obowiązuje maksymalna zawartość fosforanów wynosząca 6%.

CAŁY ARTYKUŁ ZNAJDĄ PAŃSTWO W NR 4/2016 KWARTALNIKA "CHEMIA I BIZNES. RYNEK KOSMETYCZNY I CHEMII GOSPODARCZEJ". ZAPRASZAMY.

detergentyochrona środowiskachemia gospodarcza