Dégraissage

Pour formuler un dégraissant, le chimiste doit tenir compte de plusieurs paramètres :

• Les différents types de graisses
• Les multiples supports à traiter
• Le domaine d'utilisation (alimentaire, industriel...) impliquant d'autres actions simultanées (désinfection, parfum...)

Son objectif est donc de proposer une gamme complète adaptée à chaque utilisation.

Qu'est ce qu'une graisse?

Sa structure :

On peut distinguer deux types de structures:

• La structure des graisses végétales et animales
• La structure des graisses minérales

Une molécule de graisse animale ou végétale est faite de plusieurs composés : un glycérol qui est le squelette de la molécule et des acides gras qui s'attachent au squelette. Pour former une molécule de graisse, un glycérol se lie à trois acides gras et forme un triglycéride (voir schéma 1).

Schéma 1: composition d'une molécule de graisse animale ou végétale

La graisse minérale n'a pas la même composition chimique que les deux autres car elle ne contient pas d'atome d'oxygène. Ce qui explique qu'on utilisera un procédé chimique différent pour l'éliminer.

Les différents états de la graisse:

On distingue différents états:

• Les graisses qui sont solides à température ambiante.
• Les huiles qui sont liquides dans les mêmes conditions.

Cette différence s'explique par la nature de l'acide gras.

Un acide gras est composé d'atomes de carbone (C) qui forment une chaîne et à laquelle sont fixés des atomes d'hydrogène par des liaisons.

Un atome de carbone possède quatre liens. Plus l'atome de carbone est lié à des atomes d'hydrogène plus la saturation est grande. On est donc en présence d'une molécule compacte.

Parfois, il arrive que deux atomes de carbone soient doublement liés entre eux; on dit qu'il y a une double liaison comme sur le shéma 2 ci-dessus. Visuellement, on constate que cette double liaison a pour effet de réduire le nombre d'atomes d'hydrogène. Donc, plus il y a de double liaisons, moins il y a d'atomes d'hydrogène: l'acide gras est insaturé et la molécule est donc moins dense. Les huiles sont plus riches que les graisses en acides insaturés ce qui provoque l'état liquide.

Chimiquement, il est plus facile d'agir sur une huile que sur une graisse car elle est plus facile à fluidifier. C'est pourquoi, le chimiste fait souvent entrer les solvants dans la composition des dégraissants, car ils permettent de rendre la graisse plus fluide.

A chaque type de graisse correspond une méthode d'élimination optimale. Ainsi, pour parvenir à enlever une salissure combinée, le détergent dégraissant doit avoir une action multiple pour l'éliminer.

• Une action de solubilisation pour ôter les graisses minérales
• Une action de saponification pour transformer les graisses végétales et animales

Le principe de la SOLUBILISATION

La solubilisation est une réaction qui fait intervenir des tensioactifs que l'on appelle également agents de surface (voir fiche en savoir plus n°1), des graisses et un solvant (eau).

RAPPEL: une molécule de tensioactif comporte deux parties: une partie hydrophobe (insoluble dans l'eau) et hydrophile (soluble dans l'eau).

Le tensioactif est le moteur de la solubilisation, car il a le pouvoir d'augmenter la solubilité de certaines matières organiques. Une matière organique est composée majoritairement de carbone, d'hydrogène, d'azote ou d'oxygène. Toutes les autres matières sont considérées comme inorganiques et sont par nature solubles dans l'eau.

A partir d'une certaine concentration, les molécules de tensioactifs s'associent pour former des micelles autour de la salissure (voir schéma ci-dessus).

Schéma 3: Formation de micelles

La partie hydrophobe du tensioactif est attirée par la graisse puisqu'elle se trouve dans un environnement plus favorable que dans l'eau. La graisse qui est insoluble dans l'eau, est alors rendue miscible et mise en solution.

Le saviez-vous ?

Une autre propriété des tensioactifs est leur pouvoir à s'adsorber aux interfaces entre l'air et l'eau et entre l'eau et l'huile.

Des forces attractives, appelées force de Van der Waals s'exercent entre molécules. Par exemple, dans un liquide donné, une molécule se trouve à chaque instant au centre d'un champ de force attractive créé par les molécules voisines. Mais à la surface de ce liquide, les molécules voisines ne sont pas identiques (air), par conséquent les champs de force ne sont pas équilibrés: on parle alors de tension superficielle interfaciale.

Ainsi dans le schéma 4, on voit que dans un premier temps, la tension superficielle est grande, l'eau a tendance à se contracter, elle ne s'étale pas. En revanche, avec l'arrivée du tensioactif, on constate que celui-ci a diminué la tension superficielle interfaciale par rapport à l'eau.

Concrètement cela se traduit par un plus grand pouvoir mouillant (voir schéma 5), l'efficacité dudétergent s'en trouve donc améliorée.

Attention, la quantité de tensioactifs a un rôle primordial car en dessous d'un certain seuil les micelles ne se forment pas. Ce seuil est appelé CMC (concentration micellaire critique), il s'agit de la concentration optimum en tensioactifs qui permet la formation de micelles. Et au delà de ce seuil, il est inutile d'ajouter des tensioactifs car l'efficacité n'est plus améliorée (voir schéma 6).

Contrairement à la solubilisation où la structure chimique de la molécule n'est pas modifiée; lors de la saponification, la graisse est transformée : on va chercher à détruire ce qui s'est formé au schéma 1 (fiche n°3).

La saponification représente l'hydrolyse alcaline d'un acide gras ou de son ester.En langage courant, il s'agit d'une réaction qui permet de transformer une graisse en savon. Transformer une graisse en savon a plusieurs avantages:

• Le savon est soluble dans l'eau.
• Le savon peut devenir une matière active dans la solubilisation des autres graisses.

Les corps gras sont hydrolysés (décomposés par l'eau) en milieu alcalin par une base, généralement de la potasse ou de la soude qui sont des bases fortes et dont le pH varie entre 12 et 14.

ACIDE GRAS + BASE = SAVON + ALCOOL

En savoir plus

Il est important de savoir que la saponification est une réaction exothermique.Ce qui signifie que la saponification est une réaction qui produit de la chaleur. Elle dégage alors une énergie qui devient le moteur de la réaction et qui la rend plus efficace. Cette chaleur s'entretient d'elle-même dès qu'elle a été déclenchée. C'est pourquoi plus la température d'utilisation est élevée, plus la réaction est rapide et efficace. Pour l'utilisation d'un dégraissant , l'action thermique du cercle de Sinner prend toute sa dimension.

On utilise également les enzymes pour dégraisser.Comme pour la saponification, la graisse est transformée : Dans un premier temps, l'enzyme se fixe sur la graisse, puis elle rompt les liaisons de la molécule. L'enzyme et les fragments se séparent. Tandis que les fragments sont éliminés par le détergent, l'enzyme est prête à agir sur une autre graisse.