Impacts des détergents a lessive sur l’environnement

Propriétés des tensioactifs

Les tensioactifs sont doués d’un certain nombre de propriétés:

Pouvoir solubilisant

Les solutions d’agents de surface, au-delà de leur CMC, ont la propriété d’augmenter la solubilité apparente des composés pas ou peu solubles dans l’eau, soit en incluant dans la micelle des molécules de produits, soit en formant des micelles mixtes avec le produit à solubiliser. Ce phénomène est mis à profit, par exemple, dans la teinture des fibres polyesters ou pour la polymérisation enémulsion [20].

Pouvoir moussant

Il est lié aux caractéristiques mécaniques des films superficiels qui constituent les parois des bulles de la mousse. Certains tensioactifs ont la capacité de formerrapidement des couches interfaciales et superficielles, assez résistantes pour ne pascéder à la pression interne de l’air emprisonné et à la pression externe desmolécules d’eau mais également assez élastiques pour encaisser tous les petitschocs mécaniques au cours de leur déplacement sans éclater. Cette propriété est mise à profit principalement dans les shampooings, les produits douche et les boues de forage [6].

Pouvoir anti mousse

A l’opposé des tensioactifs moussant, les anti mousses sont des produits susceptibles de se rassembler aux interfaces et de désorganiser les films superficiels en faisant chuter leurs propriétés mécaniques [21].

Pouvoir émulsionnant

Il permet de disperser et de maintenir en suspension un liquide dans un autre liquide non miscible. Les applications des émulsions sont très nombreuses, notamment en cosmétique, car elles permettent de présenter des principes actifs le plus souvent présents dans les corps gras sous des formes directement utilisables car dispersées dans suffisamment d’eau [20].

Pouvoir mouillant

Il favorise l’étalement d’un liquide sur une surface lisse et augmente la vitesse de pénétration dans les substances poreuses. Cette propriété est mise à profit quand une solution traitante doit agir sur une surface lisse (lavage des sols, traitementphytosanitaire des feuilles…) ou lorsque des corps poreux doivent être traités parune solution aqueuse (teinture et blanchiment des textiles) [6].

Pouvoir dispersant

Il augmente la stabilité des suspensions de petites particules solides dans un liquide en évitant leur agrégation. Cette caractéristique est utilisée pour des dispersions de boues de forage, de pigments dans les peintures,… [6].

Pouvoir détergent

Il permet, aux agents de surface, de détacher d’un support les saletés qui le souillent et de les maintenir en dispersion. Il résulte principalement de la conjugaison des pouvoirs mouillant, émulsionnant et dispersant. Il n’existe pas dedétergent universel et chaque application nécessite le choix des produits et d’uneformulation [6].

Domaines d’utilisation des tensioactifs

Les tensioactifs sont utilisés dans différents secteurs :

Secteur domestique

Le secteur domestique représente plus de 50% de la consommation en tensioactifs. En effet, les agents de surface sont présents à tous les échelons de notre quotidien dans des produits de grande consommation. Il s’agit essentiellement de produits d’entretien et d’hygiène.

Secteur de la chimie

Bien que productrice, la chimie représente aussi l’un des principaux utilisateurs des agents de surface. Ceux-ci interviennent dans les mises en contact de phases au cours des opérations d’extraction et de séparation, améliorant ainsi nettement les procédés tout en permettant des économies d’énergie, ce qui malgré le coût de départ, les rend indispensables [ 23].

Secteur textile

L’industrie textile demeure encore le deuxième consommateur de tensioactifs.
Les composés amphiphiles réduisent les frictions au cours du filage et du tissage, améliorent l’application des couleurs, minimisent la charge statique,…[24].

L’industrie pétrolière

Dans ce secteur, les agents de surface sont utilisés au cours du forage et pendant les phases de récupération [25].

Biologie

Les tensioactifs sont couramment utilisés dans le domaine de la pharmacie, principalement pour leurs propriétés de solubilisation.
Les composés tensioactifs peuvent être utilisés comme vecteurs de principes actifs dans l’organisme. C’est le cas des liposomes qui sont des vésicules phospholipidiques bilamellaires, rappelant la structure des membranes cellulaires et, qui sont de ce fait, principalement utilisés comme modèle membranaire. Leur capacité à piéger l’eau et les solutés à l’intérieur de la bicouche lipidique en fait de bons modèles pour le transport des molécules à visée thérapeutique. De ce fait, de nombreuses études existent portant sur la mise au point de nouveaux liposomes, qui peuvent être également fluorés. Les composés perfluorés sont dotés de pouvoir de dissolution étendus vis-à-vis des gaz (l’oxygène en particulier), leur utilisation en tant que substitut du sang est très étendue. La formulation de ces émulsions de fluorocarbures fait intervenir des tensioactifs pouvant être évidemment fluorés, puisque ces amphiphiles sont capables d’abaisser la tension interfaciale entre l’eauet le fluorocarbure à de très basses valeurs [5,26].

D’autres secteurs d’utilisation

L’agroalimentaire, la peinture, la papeterie, et la cosmétologie sont également des domaines d’utilisation des tensioactifs [27].

Ecotoxicologie 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 composants cellulaires comme les phospholipides des membranes mais aussi aux protéines et peptides. Il en résultedes modifications des fonctions notamment vis à vis des échanges cellulaires en augmentant par exemple l’absorption de molécules qui normalement ne traverse nt pas les membranes. Il ne faut pas négliger également le fait que le caractèreamphiphile favorise la bioaccumulation.
On trouve dans la littérature de nombreuses publications portant sur la toxicité in vitro de produits du commerce. Les auteurs mettent en évidence deux actions néfastes sur le chironome :
-A faible concentration, il a une action toxique ;
-A 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 particulier les lessives liquides) sont des sulfonates d’alkylbenzène linéaire (LAS). On peut donc s’intéresser plus particulièrement à la toxicité de cetype de molécules. C’est ce que les chercheurs K.K. Brandt et al. ont fait en 2004en s’intéressant aux modifications qui surviennent dans des communautés de microorganismes (issues d’eau de lac et d’eau en sortie de station d’épuration) soumis à des concentrations en LAS. Des changements ont été observés dans les communautés aux plus fortes concentrations (10 et 100 mg/L) mais le nombre totalde 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 biodégradation du LAS. Les microorganismes se sont adaptés à ce substrat et les espèces capables de croître 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 [28].
Selon les auteurs, l’observation des populations de microorganismes 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 de LAS avant et après biodégradation. Les concentrations observées avant biodégradation sont de l’ordre de 2mg/L[29]. Après 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 plus toxiques (ayant la plus longue chaîne carbonée et ayant le plus de charges ioniques) sontaussi celles qui sont le plus facilement biodégradées 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 amendés de l’ordre de 0 à 3mg/kg de sol. Cependant 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 tensioactifs anioniques et non ioniques sont bien étudiés et que les données manquent concernant les tensioactifs cationiques [29].
On trouve en effet peu de publications traitant des tensioactifs cationiques. On peut citer le travail M.T. Garcia et al., (2001) qui s’intéresse au devenir et aux effets d’un tensioactif possédant un ammonium quaternaire dans le milieu aquatique. Les concentrations de cette molécule varient entre 0,1 et 1mg/L. La vitesse de biodégradation diminue avec la longueur de la chaîne hydrocarbonée du tensioactif [30]. Les résultats trouvés dans la littérature montrent une certaine sensibilité des organismes aquatiques vis à vis des tensioactifs. Cependant l’immense majorité de ces études portent sur des tests in vitro sur un seul niveau trophique. On trouve en effet peu d’études portant sur l’écosystème dans sonensemble [30].
Les études qui ont été trouvées portent sur des mésocosmes reconstitués en laboratoire :
– Une étude [31] réalisée sur un mésocosme soumis à une pollution par un détergent non ionique pendant 56 jours ;
– Une autre étude, assez similaire à la précédente, porte sur les effets d’une pollution au LAS dans un mésocosme [32]. Des concentrations de 126 à 2978μg/L ont été testées. Les auteurs ont observé :
– une augmentation de l’abondance d’algues bleues avec la concentration
– une augmentation du drift et une diminution de l’abondance au delà de 293μg/L
– une diminution de l’émergence à partir de 927μg/L.

GENERALITES SUR LES SAVONS LIQUIDES

ORIGINE DU SAVON

Les origines des savons ne sont pas très bien déterminées, toujours est-il qu’à toutes les époques (au moins depuis l’antiquité), on utilisait des produits pour se laver à base d’huile végétale ou de graisse animale et de cendres [34]
Produit de nettoyage connu en Europe depuis l’époque Gauloise, il était alors fabriqué à partir de cendres et de Suif, mais servait uniquement de shampooing [35].Jusqu’à l’ère industrielle, ils ont été les principaux constituants du savon. Les recettes se sont la plupart du temps transmises oralement et on n’en connaît pas bien le détail. Elles étaient mises au point par l’expérience et donnaient des résultats très variables.
Cependant avec les découvertes de la chimie, la fabrication du savon s’est rationalisée [34]. Ainsi les savons liquides encore appelés détergents pour lessive ou lessive de savon, ont vu le jour.

DESCRIPTION DES SAVONS LIQUIDES

Définition

Les savons liquides ou détergents à lessive liquides sont des mélanges liquides ou solides de produits utilisés pour le lavage domestique ou industriel. L’action nettoyante estnotamment assurée par des produits détersifs comme le savon. Danscertains pays, la lessive se fait encore à base de cendres et d’eau, comme autrefois en Europe et en Amérique. Les quantités sont approximatives et les résultats viennent autant de la pratique que de l’enseignement par voie orale. Par le passé,elle était aussi fabriquée à base de plantes telles que la saponaire.

Composition des détergents à lessives liquides

On retouve dans les lessives [36]:
 des détergents (tensioactifs) qui augmentent le mouillage des tissus, enrobent les salissures, les détachent du linge puis les maintiennent dispersées dans l’eau (alkylbenzène-sulfonate, savon, laurylsulfate, dodécylbenzène-sulfonate, etc.). Les tensioactifs sont les moteurs de la lessive : ce sont eux qui permettent à l’eau de pénétrer dans les fibres pour aller extraire la salissure.
 des composés alcalins, qui augmentent l’efficacité des tensioactifs en agissant sur le pHde l’eau pour qu’il reste élevé (borates, carbonates) ;
 des agents séquestrants (chélatants), improprement appelés anti-calcaires, qui piègent le calcium, ce qui augmente l’efficacité des détergents (citrates, métaphosphates, polyphosphates, zéolites, EDTA, NTA, phosphonates). S’iln’y a pas d’anti-calcaires dans une formule, il faut utiliser plus detensioactifs ;
 des produits complexants, appelés aussi agents antiredéposition, qui empêchent les salissures piégées par les tensioactifs de se redéposer sur le linge (ex : carboxyméthylcellulose, phosphonates) ;
 des enzymes, qui dégradent les molécules organiques en les fractionnant en plus petites particules. Les différentes enzymes agissent sur diverses taches : les lipases agissent sur les taches grasses (lipides), les protéases agissent sur les taches de protéines (sang, herbe, etc.). Les enzymes sont efficaces même en faible quantité et à basse température ;
 des agents de blanchiment, qui oxydent les molécules (perborates, percarbonates, peroxydes, tels que le perborate de sodium, le percarbonate de sodium, le peroxyde d’hydrogène) ;
 des azurants optiques, qui absorbent des rayons ultraviolets et réémettent de la lumière bleue, de sorte que le linge paraît plus lumineux et plus blanc ;
 du ballast, matériau granulaire de remplissage qui facilite la manipulation des poudres ;
 de l’eau, si la lessive est liquide ainsi que des agents qui agissent sur l’aspect du produit (ex: viscosant, opacifiant, antimousse…).
 des conservateurs;
 du parfum;
 souvent du colorant
 Mais ne contient plus de phosphates interdits depuis 2007.

PROCEDES DE FABRICATION DE SAVONS LIQUIDES

Il existe différentes procédés pour obtenir de la lessive liquide .Dans l’antiquité, on fabriquait de la lessive en se servant de certaines partie de plantes, c’estle cas de la lessive obtenue à partir de la saponaire ou des marrons d’Inde.Mais désormais avec le développement de l’industrie chimique, une variété importante de détergents à lessive liquides furent crées [34]. Les procédés industriels utilisentsouvent comme méthode de base : la saponification .Cette dernière permet de produire du savon avec différentes formes : dure, mou ou liquide.

Obtention de la lessive à partir des plantes

utilisation de la saponaire

La saponaire ou Saponaria officinalism vient du nom latin « sapo » qui signifie savon. La saponine (glucoside) qui à 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), et produisent des écumes copieuses, lorsqu’elles sont dissoutes dans l’eau[37-38-39].
Le genre botanique Saponaria (les saponaires) regroupe des plantes de la famille des Caryophyllacées qui doivent leur nom au fait que leurs fleurs 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 en toute une vingtaine d’espèces, le plus souvent méditerranéennes [40].
Comme son nom l’indique, c’est l’herbe du savon. 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 rizoma après avoir ajouté du bicarbonate sodique peut être utilisée comme shampoing, parce qu’elle produit beaucoup de mousse.

Toxicologie de la saponaire

Plante en désuétude, dans une grande partie par sa toxicité potentielle : à forte doses ces saponines peuvent produire une irritation des muqueuses digestives et ladépression des centres nerveux respiratoires et cardiaques [41, 42].

La méthode industrielle : la saponification

L’hydrolyse des corps gras produit du glycérol et surtout un mélange de carboxylatesde sodium ou de potassium qui constituent les molécules du savon.
Le savon liquide peut s’obtenir par saponification à partir des huiles et d’hydroxyde de potassium. Son caractère amphiphile lui donne ses propriétés caractéristiques, notamment la formation de mousseet d’émulsionsutiles pour le lavage [43]. Cette méthode permet d’obtenir du savon qui entre dans la composition de la lessive. Cette dernière contient des tensioactifs de nature anionique : les ions carboxylates.
L’ion carboxylate est un agent tensio-actif qui abaisse la tension superficielle de l’eau. Il assure le lavage grâce à 4 qualités [34]:

l’alcali

L’alcali est une lessive de potasse qui produit un savon mou ou liquide [45]. On peut aussi utiliser de la lessive de soude pour obtenir un savon dur. La soude ne se trouve que très rarement à l’état naturel, celle que l’on trouve dans le commerce est le résultat de processus industriels polluants. On préfèrera donc utiliser une lessive de potasse obtenue par infusion de cendres dans l’eau. La qualité de la cendre influe sur le résultat. Il faut des cendres très blanches (obtenues par une combustion à haute température). Les cendres de coque de noix, de chêne ou, pour un savon très blanc, de pommier sont les plus appropriées. De la cendre tout venant finement tamisée fait, par ailleurs, très bien l’affaire. La lessive de potasse est très corrosive et doit être manipulée avec grande précaution pour éviter les brûlures.
Mais après la réaction de saponification, le savon fini ne contient plus de soude nid’huile. Il est constitué de carboxylates de Sodium et contient aussi de l’eau [46].Si le savon est un savon liquide fabriqué à base de potasse, il faut remplacer le « sodium » par le « potassium » dans les noms INCI [45].

les additifs

Des additifs divers et variés sont utilisés pour modifier les qualités du savon ou pour faciliter la réaction. Pour des raisons esthétique et commerciale, à la recette de base, on peut ajouter différents additifs selon l’effet recherché. Ainsi durant la réaction de saponification, pour avoir une bonne détergent à lessive, on ajoutecertains additifs tels que les agents détergents, des anticalcaires, des enzymes, agents oxydants, polymères anti-redéposition, azurants optiques, suppresseurs de mousse, agents tampons, parfum etc.
L’ajout de sel en fin de réaction permet d’obtenir un savon dur avec la lessive de cendres, l’alcool permet d’accélérer la réaction et rend le savon transparent (notamment la vodka), l’ajout d’acide lactique produit des « savons acides » moins agressifs pour l’épiderme. On trouve également dans les additifs du lait, du petit lait, du miel, de larésine de pin, de la cire d’abeille ,…

Table des matières
INTRODUCTION 
PREMIERE PARTIE : GENERALITES SUR LES TENSIOACTIFS ET LES SAVONS LIQUIDES
CHAPITRE I :GENERALITES SUR LES TENSIOACTIFS
I.DEFINITION ET CARACTERISTIQUES
I.1. Définition
I.2. Caractéristiques
II. CLASSIFICATION DES TENSIOACTIFS
II.1. Classification basée sur la nature de la tête hydrophile
II.1.1. Les tensioactifs anioniques
II.1.2. Les tensioactifs cationiques
II.1.3. Les tensioactifs amphotères
II.1.4.Les tensioactifs non ioniques
II.2. Classification basée sur la nature de la chaîne hydrophobe
II.2.1.Les tensioactifs hydrocarbonés
II.2.2.Les tensioactifs siliconés
II.2.3. Les tensioactifs fluorocarbonés
II.2.4. Les tensioactifs hybrides
III.APPLICATIONS DES TENSIOACTIFS
III.1. Propriétés des tensioactifs
III.1.1. Pouvoir solubilisant
III.1.2. Pouvoir moussant
III.1.3. Pouvoir anti mousse
III.1.4. Pouvoir émulsionnant
III.1.5. Pouvoir mouillant
III.1.6. Pouvoir dispersant
III.1.7. Pouvoir détergent
III.2. Domaines d’utilisation des tensioactifs
III.2.1. Secteur domestique
III.2.2. Secteur de la chimie
III.2.3. Secteur textile
III.2.4. L’industrie pétrolière
III.2.5. Biologie
III.2.6.D’autressecteurs d’utilisation
III.3. Ecotoxicologie des tensioactifs
III.4. Effets des tensioactifs sur une station d’épuration
CHAPITRE II :GENERALITES SUR LES SAVONS LIQUIDES
I. ORIGINE DU SAVON
II. DESCRIPTION DES SAVONS LIQUIDES
II.1.Définition
II.2. Composition des détergents à lessives liquides
III. Procédés de fabrication de savons liquides
III.1. Obtention de la lessive à partir des plantes
III.1.1. Utilisation de la saponaire
III.1.2. Toxicologie de la saponaire
III.2. La méthode industrielle : la saponification
III.2.1. la réaction de saponification
III.2.2. Les ingrédients
III.2.2.1. l’eau
III.2.2.2. le corps gras
III.2.2.3.l’alcali
III.2.2.4. les additifs
IV. IMPACTS DES DETERGENTS A LESSIVE SUR L’ENVIRONNEMENT
V. CONSEILS D’UTILISATION DES LESSIVES DE SAVONS LIQUIDES
DEUXIEME PARTIE :TRAVAIL EXPERIMENTAL
OBJECTIF
CHAPITRE I: MATERIEL ET METHODE
I. CADRE DE L’ETUDE
II. MATERIEL
II.1.Echantillons
II.2.Appareillage et verrerie
III. METHODE
III.1. Le tensiomètre de DOGNON-ABRIBAT modèle Prolabo
III.1.1.Principe
III.1.2. Mode opératoire
CHAPITRE II :RESULTATS
CHAPITRE III :COMMENTAIRES
CONCLUSION
BIBLIOGRAPHIE

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