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Etude toxicologique des tensioactifs
De par leurs structures chimiques, les tensioactifs sont des molécules qui se concentrent aux interfaces, elles vont donc naturellement se concentrer aux interfaces biologiques comme les poumons ou les branchies et ainsi limiter les échanges respiratoires des organismes. De plus, leurs propriétés amphiphiles leurs confèrent la capacité de se lier aux composantes cellulaires comme les phospholipides des membranes mais aussi aux protéines et peptides il en résulte des modification des fonctions notamment vis-à-vis des échanges cellulaires en augmentant par exemple l’absorption de molécules qui normalement ne traverses pas les membranes. Il ne faut pas négliger également le fait que le caractère amphiphile favorise la bioaccumulation. On trouve dans la littérature de nombreuses publications portant sur la toxicité in vitro de produit du commerce. Des auteurs mettent en évidence des actions néfastes sur le chironome :
à faible concentration, il a une action toxique ;
à forte concentration il diminue la tension de surface de l’eau et les larves meurent.
La majorité des tensioactifs anioniques qu’on retrouve dans les produits du commerce (en particulière les lessives liquides) sont des sulfonâtes d’alkyls benzènes linéaires (LAS). On peut donc s’intéresser plus particulièrement à la toxicité de ce type de molécule. C’est ce que l’équipe de Brandt et a fait en 2004 en s’intéressant aux modifications qui surviennent dans des communautés de micro-organismes (issues d’eau de lac et d’eau en sortie de station d’épuration) soumis à des concentrations (10 et 100 mg/L) mais le nombre total de cellules ainsi que la consommation de l’azote N et du phosphore P resta inchangée. Les chercheurs ont mis en évidence des changements de communautés dus aux produits de biodégradations du LAS. Les microorganismes se sont adaptés à ce substrat et les espèces capables de croitre en utilisant des dérivés du LAS comme source de carbone se sont mieux développées que les espèces présentes originellement. Aucune différence, au-delà des 3 premiers jours de traitement entre les microorganismes issus de lac et ceux issus de stations d’épuration n’a été observée [30].
Selon les auteurs, l’observation des populations de microorganisme peut être un outil permettant la détection d’une pollution.
Il faut rappeler que ces substances sont autorisées sur le marché à condition qu’elles soient biodégradables à 100 %.il est donc intéressant de se pencher sur ces mécanismes de biodégradation et la toxicité des produits de dégradation. Ainsi la toxicité d’un mélange des LAS avant et après biodégradation. Les concentrations observées avant biodégradations sont de l’ordre de 2mg/l. Apres une biodégradation de 80-85 % du mélange, la concentration est de 0,3 à 0,4mg/l. Cela montre l’efficacité de la biodégradation vis-à-vis de la réduction de la toxicité du mélange. Ce phénomène s’explique par le fait que les molécules les toxiques (ayant la plus longue chaîne carbonée et ayant le plus de charges ioniques) sont aussi celles qui sont le plus facilement biodégrader par les bactéries. Malgré cette bonne biodégradation, il se peut que ce type de tensioactifs soit adsorbé sur les boues des stations d’épuration et donc se retrouver épandus sur les sols agricoles. Qu’on pouvait par ce biais retrouver des concentrations dans des sols amendes de l’ordre de 0 à 3mg/kg de sol. Ce pendant les conditions de biodégradations sont excellentes et ces molécules ne présentent donc pas de risque pour la faune du sol. Ces auteurs ajoutent que seuls les anioniques et non ioniques sont bien étudiés et que les données manquent concernant les tensioactifs cationiques [31].
On trouve en effet peu de publications traitant des tensioactifs cationiques. On peut citer le travail duquel s’intéresse au devenir et aux effets d’un tensioactif possédant un ammonium quartenaire dans milieu aquatique les concentrations de cette molécule varient entre 0,1 et 1mg/L. la vitesse de biodégradions diminue avec la longueur de la chaine carbonée du tensioactif. Les résultats trouvés dans la littérature montrent une certaine sensibilité des organismes aquatique vis-à-vis des tensioactifs. Cependant limace majorité de ces études portent test in vitro sur un seul niveau trophique. On trouve en effet peu d’études portant sur écosystème dans son ensemble [32].
Les études qui ont été trouvées portent sur des mésocosmes reconstitués en laboratoire :
Une étude [33] réalisée sur un mesocosme soumis à une pollution par un détergent non ionique pendant 56 jours ;
Une autre étude a ces similaires à la précédente, porte sur l’effet d’une pollution au LAS dans un mesocosme [34]. Des concentrations de 126 à 2978 µg/L ont été testées. Les auteurs ont observé :
– Une augmentation de l’abondance d’algue bleue avec la concentration ;
– Une Augmentation du drift et une diminution de l’abondance au-delà de 293 µg/L ;
– Une diminution de l’émergence à partir de 927 µg/L.
Ce type d’étude plus chronophage et demandant une logistique plus importante que pour le test toxicologique in vitro, permet une approche plus globale du problème, en intéressant au changement dans les communautés et donc aux interactions que les communautés exercent les unes sur les autres. On peut cependant regretter de ne pas trouver étude portante sur des écosystèmes in situ.
GENERALITES SUR LES SAVONS
Historique du savon
Le savon aurait été inventé il y’a 4500 ans par les sumériens sous la forme d’une pate savonneuse à base de graisse et de carbonate de potassium. Il était alors utilisé comme remède contre les maladies de la peau et non pour la toilette quotidienne.
Le savon d’Alep inventé environ il y’a 3000 ans est l’une des plus ancien crée à base d’huile d’olive et de laurier.
Des documents écrits datant de 1500 ans avant Jésus Christ nous révèlent que les égyptiens se fabriquaient du savon avec du sel alcalin et de l’huile animale ou végétale à des fins médicales. Ils se lavaient régulièrement en prenant des bains à base d’huile parfumée.
Cependant, les Egyptiens n’étaient pas les seuls à être conscient de la propreté du corps, les Grecs et les romains l’étaient aussi. Ils enrobaient leur corps d’huile d’olive contenant du sable. A, l’époque romaine, une légende suppose que le savon aurait été découvert par des femmes lavant leur linge autour le long du Tibre, rivière située au bas du mont Sapo à Rome. Ces dames avaient remarqué que leur vêtements devenaient plus propres et cela, avec moins d’efforts. Ainsi les chercheurs découvrent que les cendres et les graisses d’animaux provenant des sacrifices d’animaux, qui se faisaient dans les temples situés au sommet du mont Sapo, se mélangeaient avec la pluie et formaient une substance ayant la composition du savon qui s’écoulaient jusqu’à la rivière. L’origine du mot saponification proviendrait, selon cette légende, du nom de ce mont. Vers le VIIIe siècle apparait le savon à base d’huile végétale et à partir du XIIIe siècle, ce procédé se développe peu à peu à Marseille : l’utilisation de graisse est proscrite et il faut utiliser de l’huile d’olive pure.
Lors de la révolution française, le savon de Marseille est concurrencé par l’Angleterre avec les savons jaunes à base d’huile de palme et ceux de l’industrie parisienne à base d’huile extraite de graine d’arachide et de sésame.
Après 1930, le savon subit la concurrence des poudres à laver puis des détergents synthétiques, liés à l’évolution des tissus et des techniques de lavage [58].
Description des savons solides
Définition
Les savons solides sont des matières moléculaires obtenue par la combinaison d’une base (soude) avec un corps gras (graisses animales ou végétales) et servant à blanchir, à nettoyer. Son caractère amphiphile lui donne ses propriétés caractéristiques, notamment la formation de mousse et d’émulsions utiles pour le lavage. L’action est notamment assurée par les produits détersifs (tensioactifs).
Composition des savons solides
Dans les savons solides, on trouve [39]:
Les détergents (tensioactifs) qui augmentent le mouillage des tissus, enrobent les salissures, les détachent de la peau ou du linge puis les maintiennent dispersées dans l’eau (alkyl benzène – sulfonâtes, savon, laurysulfate, docécylbenzene – sulfonât, etc.) ;
Des composés alcalins, qui augmentent l’efficacité des tensioactifs en agissant sur le pH de l’eau pour qu’il reste élevé (borate, carbonate) ;
Des agents séquestrant (chélatants), appelés anticalcaires, qui piègent le calcium, ce qui augmente l’efficacité des détergents (citrate, metaphosphate, polyphosphate, zéolites, EDTA, NTA, phosphates) ;
Des substances aux propriétés antiseptiques, notamment antibactériennes, ou antifongiques ;
des huiles essentielles extraites de plantes ;
des abrasifs pour fabriquer un savon exfoliant ;
des conservateurs ;
des colorants ;
des parfums ;
des agents surgraissants (huile) pour fabriquer un savon surgras ;
des agents hydratants comme le miel.
Procédés de fabrication d’un savon solide
Les procédés de fabrication des savons sont basés sur des réactions de saponification entre un alcali (lessive) et un corps gras (huile ou graisse). Les composés formés sont les savons et la glycérine. Le savon peut être obtenu par extraction à partir des plantes ou par méthode industrielle.
Obtention du savon à partir des plantes ou méthode artisanale
Utilisations de la saponaire
La saponaire ou Saponaria officinalis vient du nom latin « sapo » qui signifie savon. La saponine (glucoside) qui a la propriété d’adoucir l’eau, de mousser et de diluer les corps gras.
Les saponines ont des propriétés détergentes qui forment des émulsions d’huile dans l’eau (H/E) [41,43]. Le genre botanique Saponaria (les saponaires) regroupe des plantes de la famille des caryophyllacées qui doivent leur nom au fait que leurs fleures contiennent des saponines faisant mousser l’eau et leur permettant (au moins pour l’espèce Saponaria officinalis) d’être utilisées comme substitut du savon. On en connaît une vingtaine d’espèces, le plus souvent méditerranéennes [44].
Anciennement, les populations autochtones se servaient de la racine comme savon, parce qu’elle contient des substances appelées des saponines, qui produisent de la mousse au contact de l’eau et elle été utilisé pour dégraisser la laine. Cette plante a été cultivée depuis d’anciens temps parce que, une fois écrasé, il sert de substitution au savon. Elle est aussi utilisée dans l’industrie pharmaceutique pour préparer des sirops expectorants. L’eau de macération du rhizoma après avoir ajouté du bicarbonate sodique peut être utilisée comme shampoing, parce qu’elle produit beaucoup de mousse.
Toxicologie de la saponaire
A forte dose ses saponines peuvent produire une irritation des muqueuses digestives et la dépression des centres nerveux et respiratoires [45,46].
La méthode industrielle : la saponification
L’hydrolyse des corps gras produit du glycérol et surtout un mélange de carboxylate de sodium qui constitue les molécules du savon.
Le savon peut être obtenu par saponification à partir des huiles et d’hydroxydes de sodium. Son caractère amphiphile lui donne ses propriétés caractéristiques, notamment la formule de mousse et d’émulsions utiles pour le lavage [47]. Cette méthode permet d’obtenir du savon qui entre dans la composition de la lessive. Ce dernier contient des tensioactifs de nature anioniques : les ions carboxylates. L’ion carboxylate est un agent tensioactif qui abaisse la tension superficielle de l’eau. Il assure le lavage par ses propriétés [36]:
Le pouvoir mouillant
L’eau savonneuse peut pénétrer les petits interstices de la surface en contact (donc des fibres du linge, l’assiette, la table, la peau,…) plus efficacement que l’eau ;
Remarque :
Eau seule : la tension superficielle élevée, la cohésion du liquide l’emporte sur les interactions avec le solide donc le liquide ne s’étale pas (figure 3).
Eau + tensioactifs : La tension superficielle a baissé, liquide s’étale et on obtient un mouillage meilleur (figure 4).
Le pouvoir émulsifiant
Les ions carboxylates s’agglutinent autour de la saleté et s’immiscent entre celle-ci et la surface en contact jusqu’à isoler la saleté de cette surface. Ils forment des micelles englobantes de petites particules de saleté. Les ions carboxylates ont une extrémité lipophile et sont donc particulièrement efficaces sur les corps gras.
Le pouvoir dispersant
De par les propriétés des ions carboxylates et la structure des micelles ; celles-ci se repoussent l’une et l’autre et elles se retrouvent donc dispersées dans l’eau savonneuse.
Le pouvoir moussant
Il se forme un film d’ions carboxylate à la surface de l’eau de tension superficielle faible. Par agitation de l’eau savonneuse, des bulles d’air peuvent alors être emprisonnées. La mousse n’intervient pas en tant que telle dans le lavage mais, c’est un indicateur de la tension superficielle du liquide et donc de son pouvoir détergent.
La saponification est un processus en continu. C’est une fabrication industrielle, cette méthode reste cependant très représentative des caractéristiques spécifiques du savon de Marseille [47].
La réaction de saponification
La saponification est la réaction chimique transformant le mélange d’un ester (acide gras) et d’une base forte, généralement de la potasse ou de la soude, en savon et glycérol à une température comprise entre 80 et 100°C. L’hydrolyse des corps gras produit du glycérol et un mélange de carboxylates (de sodium ou de potassium) qui constitue le savon [47].
La réaction de saponification est la suivante: ion carboxylate + glycérol carboxylate glycérol
R est une chaine d’atomes de carbone et d’hydrogène. On peut avoir par exemple R = (CH2)14 – CH3. Cette réaction est lente (voire très lente) mais totale, c’est-à-dire qu’elle ne s’arrête que quand l’un des réactifs (le corps gras ou l’alcali) vient à manquer. Il est possible accélérer la réaction en agissant divers paramètres :
La température ; la chaleur accélère la réaction ;
L’agitation ; en agitant la solution, le corps gras et l’alcali se rencontrent plus facilement, ce qui accélère la réaction (le mélange est comme une vinaigrette, laissé au repos le corps gras surnage et ne se mélange pas) ;
La pression ; à forte pression, la réaction est plus rapide. La maitrise de la pression est réservée aux installations industrielles ;
Ajout d’autres produits ; l’alcool, par exemple, est un solvant permettant de faciliter le mélange du corps gras et de l’alcali.
Les produits qui entrent dans la composition du savon
L’eau
L’eau doit être la plus pure possible. Une eau salée, acide ou trop minérale n’est pas favorable à la saponification. L’eau de pluie ou une eau de source non minérale sont les plus appropriées [48].
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Table des matières
INTRODUCTION
PREMIÉRE PARTIE : GÉNÉRALITÉS SUR LES TENSIOACTIFS, LES SAVONS, LES HUILES VEGETALES (COCO, CARAPA) ET LE BEURRE DE KARITE
I. GENERALITÉS SUR LES TENSIOACTIS
1.1. Définition et caractéristiques
1.1.1. Définition
1.1.2. Caractéristiques
1.2. Classification des tensioactifs
1.2.1. Les tensioactifs anioniques
1.2.2. Les tensioactifs cationiques
1.2.3. Les tensioactifs amphotères
1.2.4. Les tensioactifs non ioniques
1.3. Propriétés des tensioactifs
1.3.1. Pouvoir solubilisant
1.3.2. Pouvoir détergent
1.3.3. Pouvoir dispersant
1.3.4. Pouvoir émulsionnant
1.3.5. Pouvoir mouillant
1.3.6. Pouvoir moussant
1.4. Utilisations des tensioactifs
1.4.1. En cosmétologie
1.4.2. Secteur industriel
1.4.3. Domaine pharmaceutique
1.4.4. Biologique
1.5. Etude toxicologique des tensioactifs
II. GENERALITES SUR LES SAVONS
2.1. Historique du savon
2.2.1. Définition
2.2.2. Composition des savons solides
2.3. Procédés de fabrication d’un savon solide
2.3.1. Obtention du savon à partir des plantes ou méthode artisanale
2.3.1.1. Utilisations de la saponaire
2.3.1.2. Toxicologie de la saponaire
2.3.2. La méthode industrielle : la saponification
2.3.2.1. La réaction de saponification
2.3.2.2. Les produits qui entrent dans la composition du savon
2.3.2.2.1. L’eau
2.3.2.2.2. Le corps gras
2.3.2.2.3. L’alcali
2.3.2.2.4. Les additifs
2.3.2.3. Les procédés
2.3.2.4. Utilisation des savons
2.4. Impacts des détergents à lessive sur l’environnement
2.5. Conseils d’utilisation des savons solides
III. GENERALITES SUR LE BEURRE DE KARITE LES ET HUILES VEGETALES
3.1. Le beurre de karité
3.1.1. Composition
3.1.2. Propriétés
3.1.3. Indications
3.1.4. Utilisations
3.2. Huile de Carapa
3.2.1. Carapa procera
3.2.2. Composition de l’huile de Carapa procera
3.2.3. Propriétés thérapeutiques
3.3.1. Propriétés
3.3.2. Composition en acide gras
3.3.3. Utilisations
3.4. Utilisation des acides gras dans les huiles
3.4.1. Acides gras saturés
3.4.2. Acides gras insaturés
DEUXIEME PARTIE : TRAVAIL EXPÉRIMENTAL
I. OBJECTIFS
II. CADRE DE L’ETUDE
III. MATERIEL ET METHODES
3.1. Matériel
3.1.1. Echantillons
3.1.2. Appareillage et verrerie
3.1.2.1. Appareillage
3.1.2.2. Verrerie
3.2. Méthodes
3.2.1. Le tensiomètre de DOGNON-ABRIBAT modèle prolabo
3.2.1.1. Principe
3.2.1.2. Mode opératoire
3.2.2. La pH-métrie et la conductimétrie
3.2.2.1. Principe
3.2.2.1.1. Le principe du pH-métrie
3.2.2.1.2. Le principe de la conductivité
3.2.2. Mode opératoire
IV. RESULTATS
V. COMMENTAIRES
CONCLUSION
RÉFÉRENCES
INTRODUCTION
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