Saponi e detersivi: qualche informazione

[Beelato]

Il sapone, questo sconosciuto

Che il sapone serva per lavar via lo sporco lo sanno tutti, ma forse non tutti sanno che viene preparato trattando grasso oppure olio con una base forte, e quindi viene ottenuto a partire da quello che genericamente definiamo “l’unto”.
In questo modo il problema (la pulizia dall’unto) fornisce esso stesso la soluzione (il sapone) in una brillante dimostrazione di ciò che può produrre l’umano ingegno.
Sì, perché la preparazione del sapone è pratica nota fin dai tempi antichi, a partire dal sapone di Aleppo”> fino al sapone di Marsiglia.
Per capire meglio l’argomento esaminiamo come son fatti i grassi e gli olii, punto di partenza per la preparazione dei saponi.
Entrambi fanno parte del gruppo dei lipidi, sostanze strutturalmente anche molto diverse tra loro (oltre ai grassi e agli olii, sono lipidi le cere, i fosfolipidi e gli steroidi), ma che hanno tutte in comune l’idrofobicità; chiunque abbia provato a lavarsi solo con acqua, sia pure molto calda, le mani sporche d’unto non potrà che convenire sull’idrofobicità dei lipidi.

Grassi e olii vengono chiamati “trigliceridi” perché sono costituiti da una molecola di glicerina (glicerolo) cui sono legate tre molecole di acidi organici, gli acidi grassi.
Gli acidi grassi sono particolari acidi carbossilici caratterizzati da lunghe catene lineari con un numero pari di atomi di carbonio, tranne rare eccezioni, dal momento che gli organismi viventi li sintetizzano legando assieme delle unità di etilene, che ha due atomi di carbonio.
I grassi e gli olii, pur essendo entrambi trigliceridi, provengono da fonti diverse: i grassi sono trigliceridi di origine animale (burro, strutto, sego) e sono solidi, mentre gli olii sono di origine vegetale e sono liquidi.
Questa differenza di stato, nonché le differenze organolettiche, sono dovute alla diversa composizione degli acidi grassi che li costituiscono: ogni trigliceride ha la propria composizione caratteristica di acidi grassi, e nel caso degli olii la percentuale di acidi grassi insaturi (cioé aventi uno o più doppi legami) è molto più alta che nei grassi.
La presenza di numerose catene insature negli olii fa sì che le interazioni tra le catene stesse siano meno efficaci e che l’impaccamento delle varie molecole sia minore, e perciò gli olii sono liquidi a temperatura ambiente.

Preparazione del sapone

Il trattamento con una base forte e riscaldamento di un trigliceride, qualunque esso sia, porta alla rottura del legame tra la glicerina e gli acidi grassi e alla formazione dei due composti di partenza.
La reazione, che prende il nome di saponificazione, porta quindi all’ottenimento di glicerina e acidi grassi i quali, nell’ambiente basico in cui avviene la reazione, sono sotto forma delle loro basi coniugate (carbossilati).
Questi carbossilati sono quindi molecole con lunghe catene lineari di atomi di carbonio (quelle degli acidi grassi del trigliceride di partenza, quindi a seconda del trigliceride impiegato si otterrà un sapone con caratteristiche organolettiche differenti, e risulta particolarmente pregiato il sapone preparato a partire dall’olio d’oliva) e con un gruppo carico negativamente (la base coniugata dell’acido grasso, cioé quel che si ottiene allontanando il protone acido dalla molecola).

Al termine della reazione di saponificazione si aggiunge del sale da cucina per ottenere un composto solido che sarà formato dalla miscela dei carbossilati (che è il sapone vero e proprio) e da glicerina.
Aprendo una piccola parentesi, voglio presumere che le pubblicità che vantano i saponi “alla glicerina” si riferiscano a prodotti in cui viene aggiunta della glicerina in più rispetto a quella che si forma durante la saponificazione, visto che in realtà *tutti* i saponi contengono glicerina, che è uno dei prodotti della reazione.

In ogni caso, nella preparazione del sapone si adopera di solito soda caustica (idrossido di sodio) come base forte e si ottiene un sapone solido, ma se si usa invece potassa caustica (idrossido di potassio) si ottengono saponi morbidi come quelli da barba.
Inoltre, a seconda di come viene elaborato il prodotto, si possono ottenere saponi con diverse caratteristiche: ad esempio, se si vuole un sapone abrasivo (come la pasta lavamani) si aggiunge sabbia finissima, se lo si vuole da bagno si aggiungono profumi e sostanze aromatiche, se si vuole che galleggi si insuffla aria nella massa fluida prima di farla solidificare.

Funzionamento del sapone

Il sapone funziona sfruttando la diversa solubilità in acqua delle due parti della molecola, che è costituita da una testa idrofilica (il carbossilato, che è carico negativamente) e da una coda idrofobica (la lunga catena lineare di atomi di carbonio proveniente dall’acido grasso).
Quando si mette il sapone in acqua le code idrofobiche, insolubili in acqua, interagiscono tra di loro formando le micelle, specie di sfere con all’interno le varie catene di atomi di carbonio e sulla superficie le cariche negative delle teste idrofiliche le quali, interagendo con l’acqua, mantengono le micelle in soluzione.
Quando s’introduce nella soluzione saponosa un tessuto macchiato d’unto, o quando ci si lava dall’unto, le code idrofobiche del sapone andranno ad interagire con le lunghe catene idrofobiche dei trigliceridi che costituiscono l’unto, sciogliendosi quindi in esso e lasciando sulla superficie della macchia le teste idrofiliche le quali, essendo tutte cariche dello stesso segno, tenderanno a respingersi.
A questo punto basterà strofinare per ottenere il distacco della macchia dal tessuto, o dalla pelle, e la sua dispersione in soluzione; il risciacquo della soluzione saponosa allontanerà lo sporco lasciando tessuto o pelle puliti.

Tutto perfetto, quindi?

Parrebbe di sì, ma in realtà il sapone qualche problemino lo dà.
Il problema del sapone è che è costituito dalle basi coniugate degli acidi grassi, e dal momento che gli acidi grassi son acidi piuttosto deboli le loro basi coniugate sono piuttosto forti, perciò quando si scioglie del sapone in acqua si otterrà una soluzione piuttosto basica.
E una soluzione basica non rappresenta certo l’ideale per la salute dei tessuti, soprattutto di quelli delicati, né per la salute della pelle, come avrebbero potuto testimoniare le mani delle lavandaie di un tempo, rosse, gonfie e screpolate per l’esposizione prolungata a soluzioni alcaline.
Un problema collaterale è poi costituito dalle acque “dure”, cioé contenenti sali di calcio e di magnesio che in ambiente basico non sono più solubili e precipitano, fornendo quei caratteristici aloni sul bordo delle vasche da bagno, rovinando i tessuti su cui vanno a depositarsi e rendendo opachi i capelli.

Work in progress

A causa di questi inconvenienti la ricerca scientifica ha portato all’ottenimento dei detergenti sintetici o “detersivi”.
Nei detersivi la testa idrofobica non deriva più da un acido debole (e quindi non è più una base forte), ma deriva da un acido forte (di solito si usano acidi solfonici) e quindi è una base debolissima, perciò usando un detersivo non si rende più l’acqua basica.

Anche i detersivi, però, pur risolvendo il problema dell’ambiente di lavaggio alcalino, non sono esenti da problemi: i primi detergenti di sintesi non erano biodegradabili, cioé non venivano smaltiti dai microorganismi e rimanevano nelle acque, inquinandole.
Il problema era causato dalla coda idrofobica: nei saponi è costituita da catene lineari”> di atomi di carbonio sintetizzate dagli organismi viventi che producono i trigliceridi, mentre con i detergenti di sintesi i sistemi più veloci ed economici per preparare lunghe catene di atomi di carbonio portano all’ottenimento di catene ramificate, che i microorganismi non sono in grado di “riconoscere” e quindi di degradare.

Un altro problema dei detersivi è provocato dall’aggiunta di fosfati come additivi per legare a sé il calcio ed il magnesio delle acque dure.
I fosfati, una volta che le acque di lavaggio finiscono nei corsi d’acqua, agiscono come fertilizzanti sulle alghe che quindi crescono a dismisura consumando tutto l’ossigeno disponibile e provocando la morte dei pesci (eutrofizzazione).
Per questo motivo i fosfati non vengono più aggiunti ai detersivi; in ogni caso, la ricerca scientifica prosegue per mettere a punto soluzioni efficaci ai problemi che via via si presentano.

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