Proceso del jabn biodegradable.

Maira Camila Pinzn Cruz.Brayan Rodolfo Mantilla Girn.

UNIVERSIDAD ECCI.GESTIN DE PROCESOS INDUSTRIALES.BOGOT D.C.2015.

Jabn biodegradable.Para comenzar a hablar del proceso como tal del jabn biodegradable, primeramente debemos saber qu es el jabn? qu es un producto biodegradable?

Jabn: El jabn es un agente limpiador o detergente que se fabrica utilizando grasas vegetales y animales y aceites. Qumicamente, es la sal de sodio o potasio de un cido graso que se forma por la reaccin de grasas y aceites con lcali.Los jabones son un producto histrico que se ha adaptado a las necesidades humanas conforme ha pasado el tiempo. Fue un producto social cuando en el siglo XV los baos pblicos eran un sitio de reunin, despus su uso se consider inmoral, por lo que slo se utilizaban perfumes para evitar los malos olores, y no fue hasta el siglo XVIII, cuando se comprob que su uso evitaba infecciones y enfermedades, que este producto se industrializ. Como consecuencia, en la actualidad lo usamos en diferentes presentaciones y para una gran cantidad de necesidades generalmente creadas por el ser humano.A pesar de habernos preocupado durante cientos de aos por los usos que podramos otorgarle a este invento, es hasta la actualidad que nos empiezan a inquietar los posibles efectos ambientales que los jabones y detergentes tienen en nuestro planeta y es que, por ejemplo, en su proceso de elaboracin se desperdician y contaminan grandes cantidades de un recurso no renovable esencial para la existencia de la vida: el agua.Biodegradable: es el producto o sustancia que puede descomponerse en los elementos qumicos que lo conforman, debido a la accin de agentes biolgicos, como plantas, animales, microorganismos y hongos, bajo condiciones ambientales naturales.No todas las sustancias son biodegradables bajo condiciones ambientales naturales. A dichas sustancias se les llama sustancias recalcitrantes. La velocidad de biodegradacin de las sustancias depende de varios factores, principalmente de la estabilidad que presenta su molcula, del medio en el que se encuentran, que les permite estar biodisponibles para los agentes biolgicos y de las enzimas de dichos agentes.La biodegradacin es la caracterstica de algunas sustancias qumicas de poder ser utilizadas como sustrato por microorganismos, que las emplean para producir energa (por respiracin celular) y crear otras sustancias como aminocidos, nuevos tejidos y nuevos organismos. Puede emplearse en la eliminacin de ciertos contaminantes como los desechos orgnicos urbanos, papel, hidrocarburos, etc. No obstante en vertidos que presenten materia biodegradable estos tratamientos pueden no ser efectivos si nos encontramos con otras sustancias como metales pesados, o si el medio tiene un pH extremo. En estos casos se hace necesario un tratamiento previo que deje el vertido en unas condiciones en la que las bacterias puedan realizar su funcin a una velocidad aceptable.

La degradacin de estos compuestos puede producirse por dos vas:

Degradacin aerobia. Se denominan aerobios o aerbicos a los organismos que pueden vivir o desarrollarse en presencia de oxgeno diatmico,1 mientras que si lo necesitan se denominan aerobios estrictos. El adjetivo "aerobio" se aplica no slo a organismos sino tambin a los procesos implicados ("metabolismo aerobio") y a los ambientes donde se realizan. Un "ambiente aerobio" es aquel rico en oxgeno, a diferencia de uno anaerobio, donde el oxgeno est ausente, o uno microaeroflico, donde el oxgeno se encuentra a muy baja concentracin.El metabolismo aerobio (respiracin) surgi en la evolucin despus de que la fotosntesis oxignica, la forma ms comn de fotosntesis, liber a la atmsfera oxgeno, el cual haba sido muy escaso hasta entonces. Inicialmente represent una forma de contrarrestar la toxicidad del oxgeno, ms que una manera de aprovecharlo. Como la oxidacin de la glucosa y otras sustancias libera mucha ms energa que su utilizacin anaerobia por ejemplo, la fermentacin, los seres aerobios pronto se convirtieron en los organismos dominantes en la Tierra.El antepasado comn de los organismos eucariontes (con clulas nucleadas) adquiri la capacidad de realizar el metabolismo aerobio integrando a una bacteria aerobia como orgnulo permanente, la mitocondria (teora de la endosimbiosis).Aerobiosis, es un proceso conocido como respiracin celular, usa el oxgeno para oxidacin del sustrato (por ejemplo azcares y grasas para obtener energa).Un buen ejemplo podra ser la oxidacin de la glucosa (un monosacrido) en la respiracin aerbica.C6H12O6 + 38 ADP + 38 Pi + 6 O2 -> 6 CO2 + 6 H2O + 38 ATP2Dando alrededor de 2.880 kJmol-1.El oxgeno es usado durante la oxidacin de la glucosa y produce agua.Degradacin anaerobia: Los organismos anaerobios o anaerbicos son los que no utilizan oxgeno (O2) en su metabolismo, ms exactamente que el aceptante final de electrones es otra sustancia diferente del oxgeno. Si el aceptor de electrones es una molcula orgnica (piruvato, acetaldehdo, etc.) se trata de metabolismo fermentativo; si el aceptor final es una molcula inorgnica distinta del oxgeno (sulfato, carbonato, etc.) se trata de respiracin anaerbica. El concepto se opone al de organismo aerobio, en cuyo metabolismo se usa el oxgeno como aceptor final de electrones.

Aquellos organismos unicelulares que no pueden vivir o desarrollarse con la presencia de oxgeno se denominan anaerobios estrictos. Algunos microorganismos aerbicos, que pueden desarrollarse en ausencia de oxgeno, por medio de la fermentacin se denominan anaerobios facultativos.

En conclusin un jabn biodegradable, es aquel agente limpiador que se descompone por causa de organismos vivos, principalmente bacteras, es decir, es aquel agente limpiador que se descompone de forma natural con el tiempo.

De qu manera actan los jabones?

Los jabones son sustancias que alteran la tensin superficial (disminuyen la atraccin de las molculas de agua entre s en la superficie) de los lquidos, especialmente el agua. Este tipo de sustancias se denominan tensoactivas. Los jabones se utilizan como agentes limpiadores debido a la estructura singular de estos iones orgnicos especiales. Cuando un objeto est sucio, casi siempre se debe a la adhesin de capas de grasa o aceite que a su vez contienen polvo y partculas extraas. Si el objeto es lavado con agua no se elimina gran parte de la suciedad, sin embargo, cuando se agrega jabn al agua, puede disolverse para dar iones carboxilato, estos iones tienen un extremo inico que es muy soluble en agua y un extremo de la cadena larga de hidrocarburos tiene una fuerte atraccin para las molculas de aceite y grasa, los extremos que atraen al aceite penetran en las capas de aceite y grasa y las disuelven y a su vez, los extremos inicos se siguen disolviendo en agua, stos tienden a hacer que se desprendan las partculas de grasa y aceite a la solucin, de manera que se puedan remover. Esta clase de accin limpiadora se denomina accin detergente.Tambin tienen desventajas..Los jabones presentan la desventaja de que si se usan en agua dura, tienden a formar sales con los cationes de los metales formando "natas" que neutralizan su accin. Una alternativa a este problema, surgi cuando se empezaron a sintetizar otros compuestos orgnicos a partir de compuestos qumicos del petrleo, que tienen accin detergente por lo que se les denomina en forma genrica como detergentes. La mayora de los detergentes son compuestos de sodio del sulfonato de benceno substituido, denominados sulfatos lineales de alquilos (las), hay otros que son los alquilbencen sulfatos de cadena ramificada (abs) que se degradan mas lentamente que los las. El extremo sulfato es soluble en agua y el extremo del hidrocarburo es soluble en aceite, cumpliendo con sto las caractersticas de los jabones antes mencionadas. La ventaja de los detergentes es que no forman natas con el agua dura. Por su amplia utilidad los detergentes se usan tanto en la industria como en los hogares, sin embargo, puesto que se emplean en grandes cantidades constituyen una fuente de contaminacin del agua. En cuanto a la biodegradabilidad, tanto los detergentes como los jabones son biodegradables, pero la biodegradabilidad se ve limitada si estos compuestos se encuentran en exceso en un cuerpo de agua.Respecto al medio ambiente:

Principales problemas ocasionados por desecho desmedido de los detergentes.Dentro de los principales problemas podemos mencionar los siguientes:Espuma: En las plantas de tratamiento de agua provoca problemas de operacin, afecta la sedimentacin primaria ya que engloba partculas haciendo que la sedimentacin sea ms lenta, dificulta la dilucin de oxgeno atmosfrico en agua y recubre las superficies de trabajo con sedimentos que contienen altas concentraciones de surfactantes, grasas, protenas y lodos.Toxicidad en la agricultura:Al utilizar aguas negras que contengan detergentes para irrigacin, se pueden contaminar los suelos y por consiguiente, los cultivos. As por ejemplo se ha observado que el abs inhibe en un 70% el crecimiento de las plantas como el girasol en concentracin de tan slo 10 ppm. y en un 100% a 40 ppm.

Toxicidad en la vida acutica:No es posible dar un valor lmite de toxicidad debido a que la sensibilidad de cada organismo vara con relacin a la especie, tamao, tipo de detergente y otros factores fsicos del medio ambiente.

Eutrificacin:La palabra proviene del griego "bien alimentado"; constituye un proceso natural de envejecimiento, en el que el lago sobrealimentado acumula grandes cantidades de material vegetal en descomposicin en su fondo. Esto tiende a llenar el lago y hacerlo menos profundo, ms tibio y con gran acumulacin de nutrientes. Las plantas se apoderan del lecho del lago conforme se va llenando y se convierte poco a poco en un pantano para transformarse por ltimo en un prado o un bosque. Es un proceso natural de envejecimiento de un lago que se puede desarrollar en un periodo de cientos de aos. Al ingresar grandes cantidades de detergentes, de los que aproximadamente como vimos anteriormente el 50% en peso son fosfatos, los cuales son excelentes nutrientes para las plantas, y stos sumados con los nutrientes ya existentes en un cuerpo de agua, se acelera el proceso de eutrificacin antes mencionado, a tan slo cuestin de unas dcadas. Si hay un excesivo crecimiento de las plantas acuticas, stas tienden a cubrir la superficie del cuerpo de agua, impidiendo el libre intercambio de oxgeno y bixido de carbono; al morir estas plantas, se descomponen en el lago consumiendo el oxgeno presente en ste, al cabo de un tiempo ya no hay oxgeno disponible y la descomposicin tiene que hacerse de forma anaerobia, esto es, en ausencia de oxgeno, dando por consecuencia productos secundarios como metano, amoniaco, sulfuro de hidrgeno y otros compuestos que le confieren al cuerpo de agua un olor desagradable. Otro factor que se debe tomar en cuenta, es que los peces presentes en el cuerpo de agua tambin necesitan oxgeno disuelto en el agua para poder respirar y si ste se consumi con la degradacin de las plantas muertas, entonces tambin los peces morirn. Todos estos procesos implican como consecuencia una degeneracin de la calidad de las condiciones, tanto del agua como de la vida animal y vegetal del cuerpo de agua.

Desperdicio de fsforo:Otra desventaja de usar grandes cantidades de fosfatos en los detergentes, es que el fsforo es uno de los elementos vitales necesarios para el crecimiento de cultivos alimenticios y que se utilizan profusamente en fertilizantes que contienen fsforo en forma de fosfato. Sin embargo, las fuentes de fosfatos son limitadas y a futuro se podran reducir al grado en que se pudiera afectar la produccin de alimentos. En vista de esto, el uso de fosfatos en los detergentes, en forma desmedida, constituye un desperdicio de uno de los recursos ms importantes en la naturaleza y una fuente de contaminacin importante.

Efectos de enzimas activas:

Como se mencion anteriormente, algunos jabones contienen enzimas, las cuales atacan sustratos orgnicos especficos. El problema se presenta al usar exceso de estos detergentes, con lo cual se desechan enzimas activas al drenaje, las cuales al llegar a los cuerpos de agua provocarn daos en los seres vivos presentes en stos, por accin directa sobre ellos o sobre los nutrientes que componen su dieta alimenticia.

Otros efectos:Entre otros efectos secundarios producidos por los jabones es que afectan procesos de tratamiento de las aguas residuales, por ejemplo: cambios en la demanda bioqumica de oxgeno y en los slidos suspendidos, efectos corrosivos en algunas partes mecnicas de las plantas, interferencias en el proceso de cloracin y en la determinacin de oxgeno disuelto y algunos aditivos en los jabones pueden intervenir en la formacin de flculos (agrupaciones de partculas suspendidas).

Cmo se fabrica el jabn biodegradable?

Los materiales biodegradables en la fabricacin de jabones y detergentes, son empleados con el objetivo de preservar el medio ambiente, evitando la contaminacin de las aguas. Las investigaciones de la qumica biodegradable para la elaboracin de jabones y detergentes con este tipo de materiales, es parte del inters creciente por encontrar una salida al problema de los residuos y contaminantes, que amenazan con la continuidad de la vida en el planeta. Qumica biodegradable del jabn La importancia del empleo de materiales biodegradables en la fabricacin de jabones y detergentes es objeto de investigaciones en el campo de la qumica del jabn, que intenta hallar da a da, mejores alternativas en la elaboracin de productos cosmticos y de limpieza, no perjudiciales para el planeta.La degradacin de jabones y detergentes convencionales produce compuestos qumicos, que tardan aos en desintegrarse por completo, por lo que son altamente contaminantes para las aguas, con lo preciado que es este recurso para la vida. Esto ha llevado a que se investigue y se legisle, respecto a la composicin permitida en los productos de limpieza que se comercializan.

Las sustancias tensioactivas del jabn son las responsables de la contaminacin de las aguas, hasta tanto se desintegran en las mismas, sin embargo, tambin otros ingredientes que entran en la composicin de los jabones y detergentes convencionales, pueden ser muy txicos, en particular los derivados del petrleo, como as tambin agentes potenciadores y blanqueadores, que no slo son perjudiciales indirectamente a travs de la contaminacin del agua, sino tambin directamente, daando la salud de quienes los utilizan.

El uso del jabon lo podemos asociar a nuestros trabajos diarios, en nuestro caso, trabajos agrarios. Hay un jabon para cada ocasin. En nuestra higiene diaria usamos un jabon de aceite de oliva ecolgico, elaborado en frio para conservar todas sus propiedades, su glicerina natural y una larga lista de beneficios para nuestra piel. De la fusin de este tipo de jabn y el conocimiento y aplicacin de las hierbas curativas y los derivados de nuestras colmenas, creamos variedades para cada tipo de piel, para cada uno de nuestros gustos. Exfoliantes o tonificantes y especficos para afecciones de la piel.Con las sobras del aceite de cocina u otras grasas animales y esta vez elaborado en caliente elaboramos un jabn de uso general en el baserri. Para lavar la ropa, la vajilla, desinfectar utensilios, herramientas de poda, comederos, bebederos, etc.Utilizando potasa en vez de sosa caustica y elaborado en caliente obtenemos un jabn lquido que no es daino para las aves, ni para la vida silvestre ni para las abejas, biodegradable. Para el uso en nuestro huerto ecolgico, como insecticida natural contra pulgones, trips, cochinillas, etc.. Y contribuyendo a la limpieza de las melazas de las plantas.