Xà phòng được sản xuất như thế nào, có gây ô nhiễm môi trường?

Xà phòng được sản xuất như thế nào, có gây ô nhiễm môi trường?

Có bằng chứng cho thấy xà phòng đã được dùng từ năm 2800 trước công nguyên, và đến thế kỷ thứ 2 sau công nguyên, con người đã biết cách sản xuất xà phòng.

Trong thời cổ đại, những loại xà phòng đầu tiên được sản xuất bằng nhiều cách, nhưng phổ biến nhất là đun sôi chất béo và tàn tro (tro của thân cây, chứa nhiều kali). Các nhà khảo cổ khai quật các địa điểm ở Babylon cổ đại đã tìm ra những bằng chứng cho thấy xà phòng này được dùng từ xa xưa năm 2800 trước công nguyên. Đến thế kỷ thứ 2 sau công nguyên, người La Mã đã thường xuyên làm xà phòng, có thể họ đã bắt đầu sản xuất xà phòng từ trước đó rồi.

Xà phòng được sản xuất như thế nào, có gây ô nhiễm môi trường?

Tại châu Âu, việc sử dụng xà phòng suy giảm trong thời Trung cổ. Tuy nhiên, vào thế kỷ 15, việc sử dụng và sản xuất xà phòng đã trở lại, và loại xà phòng sản xuất từ dầu oliu đã được làm ở Castile, Tây Ban Nha, đã bán tại nhiều nơi trên thế giới. Xà phòng Castile, ngày nay vẫn còn có, nổi tếng là loại sản phẩm chất lượng cao.

Trong thời kỳ thuộc địa và thế kỷ 18, người Mỹ đã tự sản xuất xà phòng tại nhà, điều này diễn ra cho đến tận những năm 1930, khi hình thành ngành công nghiệp xà phòng. Chất tẩy rửa đầu tiên này, hay còn gọi là xà phòng nhân tạo, được sản xuất tại Đức suốt chiến tranh thế giới thứ Nhất. Năm 1946, chất tẩy rửa thực sự đầu tiên xuất hiện, bao gồm chất có hoạt tính bề mặt (chính là xà phòng) và một loại chất hóa học giúp tăng cường hiệu quả của chất hoạt tính bề mặt (xà phòng) cũng như giúp quá trình giặt rửa hiệu quả hơn. Nhờ sự phát triển của kinh tế và dòng máy giặt tương đối rẻ hồi đầu thế chiến thứ 2, kinh doanh chất tẩy rửa rất phát đạt. 

Xà phòng gồm những chất hóa học nào?

Mặc dù mọi người thường gọi chất tẩy rửa là "xà phòng" , song thực chất, chất tẩy rửa là tổng hợp các chức năng như của xà phòng, nhưng có nhiều cải tiến hơn. Xà phòng làm sạch vì mỗi phân tử xà phòng bao gồm một chuỗi hydrocarbon và một nhóm cacboxylic (axit béo) thực hiện hai chức năng quan trọng. Các phân tử xà phòng ưa nước, trong khi hydrocacbon vừa kỵ nước vừa hút dầu mỡ bẩn. Cơ chế này giúp tác động và làm sạch quần áo.

Khó khăn chính của việc sử dụng xà phòng trong giặt giũ là khi sử dụng trong nước cứng – loại nước giàu khoáng chất tự nhiên như canxi, magie, sắt và mangan. Khi những chất hóa học này phản ứng với xà phòng, chúng tạo thành một loại sữa đông không hòa tan gọi là kết tủa. Chất kết tủa này để lại những chất lắng trên quần áo và khiến vải bị cứng. Thậm chí nước không cứng lắm nhưng theo thời gian cũng sẽ tạo thành các chất kết tủa.

Trong khi hydrocarbon trong xà phòng thường được chiết xuất từ thực vật hoặc động vật, thì hydrocarbon trong các chất tẩy rửa có thể được chuyển hóa từ dầu thô. Bổ sung axit sunfuric vào hydrocarbon đã xử lý sẽ tạo ra một phân tử tương tự như các axit béo trong xà phòng. Việc bổ sung các dịch kiềm vào hỗn hợp sẽ tạo ra chất hoạt tính bề mặt, không liên kết với các khoáng chất trong nước cứng, và như thế sẽ tránh bị kết tủa.

Xà phòng được sản xuất như thế nào, có gây ô nhiễm môi trường?

Khi sản xuất bột giặt, các thành phần – bao gồm chất hoạt tính bề mặt, chất tẩy rửa, tác nhân antiredeposition, và hương thơm - chỉ đơn giản được trộn lẫn với nhau, rồi đóng gói. Phương pháp này thường được các công ty nhỏ ưa chuộng.

Ngoài chất hoạt tính bề mặt, chất tẩy rửa hiện đại còn chứa một số thành phần khác, trong số đó là các hoạt chất tẩy rửa, chất hóa học. Quan trong nhất, những chất này làm tăng hiệu quả của chất hoạt tính bề mặt. Chúng cũng cô lập các khoáng chất trong nước cứng, ngăn kết tủa. Một số loại thành phần khác, như natri silicat, có tác dụng ngăn chặn sự ăn mòn và giúp đảm bảo chất tẩy rửa sẽ không phá hỏng máy giặt. Một số hoạt chất tẩy rửa lại giúp cân bằng hóa học nước giặt, đảm bảo hiệu quả giặt rửa.

Các loại chất tẩy rửa hiện đại còn chứa nhiều thành phần khác, bao gồm các tác nhân antiredeposition, hóa chất giúp ngăn chặn vết nhơ bẩn bám trở lại quần áo đã giặt. Các chất làm trắng huỳnh quang cũng rất phổ biến trong nước tẩy rửa. Bằng cách chuyển ánh sáng cực tím vô hình thành ánh sáng xanh có thể nhìn thấy, chúng giúp duy trì độ sáng hoặc trắng cho quần áo. Chất tẩy trắng Oxygen như sodium perborate giúp nâng cao khả năng tẩy rửa của hỗn hợp, đặc biệt là một số loại vết bẩn đặc biệt. Một số chất khác như natri sulfat cũng được sử dụng để ngăn chặn sự đóng cứng và chuẩn hóa mật độ sản phẩm.

Enzyme và hương thơm cũng được tìm thấy trong chất tẩy rửa thương mại. Các enzyme (một loại protein) giúp "đánh bay" một số vết bẩn và là thành phần thiết yếu trong những sản phẩm đặc trị đối với loại quần áo cực bẩn cần ngâm trước khi giặt. Nước hoa hay hương thơm xóa tan mùi hôi bẩn và bất kỳ mùi hóa học nào có trong chất tẩy rửa. Các tác nhân tạo bọt cũng có vai trò trong chất tẩy rửa – quá nhiều bọt có thể gây ra các vấn đề kỹ thuật đối với máy giặt.

Các phương pháp sản xuất xà phòng

Mặc dù có 3 cách sản xuất bột giặt, nhưng ngày nay chỉ phổ biến có 2 cách. Các công ty nhỏ thích cách trộn lẫn các thành phần, những thành phần này được trộn trong các thùng lớn, sau đó đóng gói. Họ sử dụng những máy móc rất lớn: thường là máy trộn có khả năng chứa 4000 pound (1.816 kg) các nguyên liệu trộn, nhưng các máy trộn đảm đương trọng tải giao động từ 227 đến 4.540 kg. Theo các tiêu chuẩn công nghiệp, máy trộn có các khay nhỏ để trộn là lý tưởng nhất. Mặc dù có thể xảy ra một vài vấn đề, song sản phẩm thường có chất lượng cao và có thể cạnh tranh với những sản phẩm sản xuất theo phương pháp khác. Cách làm phổ biến thứ hai được gọi là quá trình kết tụ, và cách này được các nhà sản xuất lớn áp dụng. Quá trình này có thể sản xuất ra khoảng 6.800 đến 22.700 kg xà phòng mỗi giờ. Còn phương pháp thứ ba, các thành phần khô được trộn trong nước trước khi được phơi khô trong khí nóng. Mặc dù sản phẩm làm ra đạt chất lượng cao, song chi phí nhiên liệu và kỹ thuật sản xuất phức tạp, nên phương pháp này ít được áp dụng.

Xà phòng được sản xuất như thế nào, có gây ô nhiễm môi trường?

Kiểm tra chất lượng

Các nhà sản xuất liên tục kiểm tra chất lượng sản phẩm của họ, họ tận dụng các phương pháp kiểm tra giống nhau để chứng nhận hiệu quả sản phẩm mới. Chẳng hạn, có một phương pháp kiểm tra là chiếu ánh sáng vào phần vải đã bị bẩn, sau đó giặt lại trong sản phẩm thử nghiệm, để từ đó kiểm tra độ sạch của vải khi đã được giặt. Tỷ lệ phản chiếu 98% được xem là tốt và cho thấy bột giặt đó giặt sạch.

Một phương pháp khác là đốt một phần nhỏ quần áo đã bị làm bẩn và sau đó đưa đi giặt. Trọng lượng của đống tro tàn, cộng với trọng lượng của khí đốt, sẽ tiết lộ có bao nhiêu bụi bẩn vẫn còn trong vải sau khi giặt.

Các phản ứng phụ

Những năm gần đây, ngành công nghiệp xà phòng, chất tẩy rửa đang đối mặt với 2 thách thức môi trường, song dường như cả hai thách thức đó đều đã được giải quyết ổn thỏa. Các nhà hoạt động môi trường lo ngại rằng các chất tẩy rửa photphat sẽ thải ra một lượng lớn các hợp chất phốt pho vào đường nước của quốc gia. Hoạt động như một loại phân bón, photpho kích thích sự phát triển của tảo, điều này gây cạn kiệt đáng kể lượng oxy hòa tan trong nước. Giảm lượng oxy này đã làm tổn hại các sinh vật dưới nước khác, do đó đe dọa phá vỡ mô hình sinh thái bình thường.

Vấn đề này cùng các áp lực môi trường khác đã được đưa ra mạnh mẽ vào cuối những năm 1960, khiến các nhà sản xuất xà phòng phải phát triển những hợp chất tẩy rửa hiệu quả mà không chứa photphat. Ngày nay, chất tẩy rửa bán tại nhiều bang của Mỹ hoàn toàn không chứa photphat. Mặc dù sự điều chỉnh này không tạo ra thay đổi lớn trong quy trình sản xuất, song nó buộc họ phải tiến hành nghiên cứu, và quá trình này mất vài tháng để đưa ra được một giải pháp thỏa mãn.

Xà phòng được sản xuất như thế nào, có gây ô nhiễm môi trường?

Ngoài ra, còn một vấn đề về môi trường nữa là bọt xà phòng dư thừa xuất hiện trong tuyến đường thủy của quốc gia. Trong những năm 1950, khi các hộ gia đình sử dụng máy giặt, doanh số chất tẩy rửa đã tăng trưởng với tốc độ bùng nổ, và có nhiều trường hợp một lượng lớn bọt xà phòng xuất hiện ở các sông, suối, mặc dù chất tẩy rửa có thể không phải là nguyên nhân duy nhất gây ra bọt này. Trong thời hạn 5 năm, 1951-1956, người ta đã phát hiện ra nguyên nhân nằm ở một hoạt chất bề mặt phổ biến, ABS (alkyl benzen sulfonat), là thành phần chất tẩy rửa giúp tạo bọt. Cấu trúc phân tử phức tạp của ABS không phân hủy đủ nhanh để ngăn tạo bọt, khi nước giặt được thải ra. Giải pháp xử lý không được đưa ra ngay lúc đó, mà bắt đầu vào năm 1956, các nhà sản xuất mới thay thế ABS bằng LAS (linear alkylate sulfonate), loại chất phân hủy sinh học nhanh chóng, và kể từ đó, LAS đã được sử dụng làm các chất tạo bọt chính trong xà phòng.

Hoàng Lan

Theo Madehow.com

Cập nhật tin tức công nghệ mới nhất tại fanpage Công nghệ & Cuộc sống

Nguồn tin:

 

Tham gia bình luận