ДВА ПОГЛЯДИ НА РОЗВИТОК БЕЗФОСФАТНИХ МИЮЧИХ ЗАСОБІВ

ДВА ПОГЛЯДИ НА РОЗВИТОК
БЕЗФОСФАТНИХ МИЮЧИХ ЗАСОБІВ
У результаті зростаючих вимог до захисту навколишнього середовища, все більша увага приділяється рецептурою СМС. При цьому важливу роль відіграє інтерес громадськості до екологічної ситуації і відносно високе споживання цих продуктів.
Проблема забруднення водойм ПАР була практично вирішена на початку 70-х років минулого століття, коли в багатьох країнах, що виробляють СМС і ПАР, були прийняті законодавчі заходи, що забороняють використання в СМС ПАР з биоразлагаемостью нижче 80% (в Німеччині не нижче 90%), і обмежують вміст ПАР у стоках.
Проблема забруднення повільно текучих і стоячих вод фосфатами, яка призвела до евтрофікації водойм (бурхливому зростанню водної рослинності), що, в кінцевому підсумку, призводить до порушення екологічної рівноваги, погіршення якості води, умов життя тваринного світу у воді і т. п., залишилася не вирішеною.
Тому не випадково в центрі дискусій про екологічні властивості компонентів СМС з кінця 70-х років минулого сторіччя стала проблема заміни фосфатів у рецептурах СМС, покладаючи основну провину за забруднення водойм фосфатами на миючі засоби.
Першою реакцією на явище евтрофікації, зв'язавши його тільки з фосфатами СМС, була заборона на виробництво і використання СМС, що містять фосфати, або обмеження їх використання в ряді країн.
Так, з 1 липня 1986 року в Швейцарії, вперше в Європі, введений в дію заборона на використання фосфатів. Далі введено заборону ФРН, раніше – в 1985-му – в Японії та ряді штатів США. Цілий ряд країн Європи обмежив застосування фосфатів в СМС.
Так, вже в 1976 р. на ринках ФРН і Швейцарії з'явився перший представник СМС з частковою заміною ТПФ на цеоліти, що стало початком нового періоду в розвитку ринку миючих засобів.
При подальшому вивченні цієї проблеми визначилися три основних напрямки:
1. Повне виведення фосфатів з рецептур миючих засобів, і заміна їх іншими компонентами;
2. Обмеження вмісту фосфатів в СМС з частковою заміною іншими речовинами;
3. Очищення стічних вод від фосфатів і з'єднань фосфору.
Першими компонентами, якими намагалися замінити фосфати, стали синтетичні цеоліти, потім нитрилтриуксусная кислота (НТА), полікарбонові кислоти, як низькомолекулярні (лимонна, янтарна, адипиновая та ін), так і високомолекулярні типу поліакрилової к-ти і її різних модифікацій, і цілий ряд інших компонентів.
Роботи з пошуку ефективних замінників фосфатів тривають в дослідницьких центрах усього світу, однак, рівноцінної заміни полифосфатам немає.
Поліфосфати володіють специфічним миючим дією, зокрема, триполіфосфат (ТПФ) називають неорганічним миючим речовиною, яка виявляє як специфічні, так і неспецифічні ефекти. Неспецифічні ефекти можуть бути отримані в миючому розчині за допомогою і інших добавок. Це такі ефекти, як лужність, вплив на межповерхностное натяг, вплив на іонну силу розчину.
До специфічним, тобто властивим тільки ТПФ, відноситься:
- висока миюча дія (особливо на х/б тканини), як розчинів ТПФ, так і розчинів ПАР/ТПФ;
- специфічна адсорбція на гідрофільних поверхнях;
- витіснення ПАР з деяких типів поверхонь;
- комплексоутворення з іонами лужноземельних металів та важких металів.
Фосфати в миючому розчині виконують функції пом'якшення води, ініціювання процесу мицелеобразования, диспергування твердих частинок, омилення жирів, буферної добавки, стабілізатора забруднень у розчині.
ТПФ впливає на первинне миючий дію миючого засобу (СМС), перешкоджає відкладенню опадів на деталях пральних машин і тканини, повторному осадженню забруднень на тканини (вторинне миючий дію), що викликає посерение тканини.
Конденсовані фосфати мають безліч переваг: вони не пошкоджує волокна тканини, не впливають на барвники, вони не чинять токсичної дії на організм людини, тварин, рослин, не викликають алергічних реакцій.
Ні один із використовуваних дотепер замінників не виконує зазначених функцій настільки блискуче, як їх виконують конденсовані фосфати.
З метою заміни поліфосфатів у складі СМС було вивчено велику кількість хімічних сполук, які можна розділити на три основні групи:
1. Комплексні, що утворюють водорозчинні сполуки із солями жорсткості (Са** і Мg**).
Це нитрилтриуксусная кислота (НТА), Трилон А, ЕДТА; комплексообразователи на основі оксикарбоновых і полиоксикарбоновых кислот, оксидиацетаты натрію, оксидисукцинаты, похідні цитратів, аминокарбоновые кислоти, солі лимонної кислоти, гидроксиацетат, глюконова кислота, сорбіт, фосфонати та ін.
2. Водорозчинні електроліти, які мають іонообмінними властивостями, і не містять фосфору, сірки, азоту.
Це полікарбоксилати, поліакрилати, полималеинаты та ін., сополімери малеїнового ангідриду з винилбутиловым, винилэтиловым, винилметиловым ефірами і т. п., сульфовані продукт конденсації лимонної кислоти і ін
3. Водонерозчинні неорганічні іонообмінники – алюмосилікати (цеоліти).
Цеоліти є кристалічними водними алюмосиликатами, відносяться до групи каркасних алюмосилікатів.
Склад цеоліту можна зобразити наступною емпіричною формулою:
M2/n.Al2O3.xSiO2.yH2O,
де: n – валентність катіона; х ≥ 2.
Вважають, що дія цеолітів як комплексоутворювачів в миючих засобах ґрунтується на їх здатності зв'язувати шляхом обміну присутні у воді катіони жорсткості (Ca** і Mg**).
У зв'язку з нерастворимостью цеоліту, кінетику обміну у нього сповільнена, і цеоліти не можуть повною мірою перешкоджати кристалізації слаборозчинної солей, що викликає інкрустацію (відкладення солей) на волокнах тканин і деталях машин (пральних).
Цеоліти виробляються все більш тонкодисперсними, щоб їх частинки могли легше проходити через осередки тканини і легше виполіскуватися, що призводить до підвищеного витраті гарячої води. Тонкодисперсность цеоліту сприяє його повільному осіданню у водоймах, і з водою він потрапляє в зябра риб, осідаючи на них, що викликає порушення їх життєдіяльності і можливу загибель.
Крім того, цеоліт підвищує вміст речовин, які осідають в каналізації і стічних водах.
Нитрилтриуксусная кислота (НТА), хоча і є ефективною добавкою, але це дороге з'єднання. Крім того, існують деякі сумніви щодо його безпеки, у нього низька біодеградабельність, азот також викликає евтрофікацію, тому його застосування в ряді країн обмежена.
За роки дії закону про заборону на фосфатні СМС в ряді штатів США, проводиться постійний контроль за станом водойм і вмістом в них фосфатів, інформація свідчить, що евтрофікація досліджуваних водойм, як наслідок заборони фосфатів, не була зменшена, зате якість миючих засобів було знижено. Втрати споживачів обчислювалися мільйонами доларів в рік. Було використано більше екстра-добавок і гарячої води. Необхідно врахувати, крім того, зношуваність тканин і елементів пральних машин.
При переході спеціальних СМС на безфосфатні рецептури або СМС з пониженим вмістом фосфатів погіршився вторинне миючий дію, посилився посерение тканин, інкрустація, зміна забарвлення.
В умовах прання високої і середньої жорсткості води («європейської прання») неможливо створити рецептуру СМС, використовуючи в якості замінника ТПФ лише цеоліти або інші замінники поодинці, СМС повинні містити декілька активних добавок, щоб отримати миючий засіб, що володіє прийнятним миючим дією.
Накопичені дані про стан водойм, вмісті в них фосфатів за тривалий період заборон і обмежень фосфатів в СМС, не дали очікуваних результатів щодо вирішення проблеми евтрофікації, але прояснили, що основними джерелами надходження фосфатів у водойми є:
- змиті з полів добрива;
- господарсько-фекальні стоки населених пунктів;
- стоки тваринницьких комплексів, відгодівельних пунктів, птахофабрик і т. п.
Фосфати, які входять до складу СМС, були реабілітовані. Не вони є основними забруднювачами, на їх частку припадає від 10% до 20% в загальній кількості фосфатів, які забруднюють водойми, хоча і це немало.
Робоча група хімії води Товариства Німецьких Хіміків провела дослідні роботи по фосфору, і представила баланс кількості фосфору, що потрапляє в ФРН (1987р.), згідно з якими:
- 16,7% походить від СМС,
- 55% становлять фосфати стічних вод,
- інше – не локалізовані джерела (природні, сільськогосподарські),
70% фосфатів стічних вод дають харчові відходи.
Т. к. для евтрофікації водойм досить 0,01 г/л фосфору, то очевидно, що навіть при повному виведення фосфатів з рецептур миючих засобів, кількості фосфору, що потрапляє у водойми з інших джерел достатньо для процесу евтрофікації.
У зв'язку з цим робиться висновок, що вирішення проблеми евтрофікації можливо тільки шляхом очищення стічних вод на триступінчатих установках з механічної, біологічної та хімічної очищеннями. Необхідно піддавати очищенню всі стоки, несучі фосфати.
Міжнародна Асоціація мила та миючих засобів вважає, що вигідніше видаляти фосфати із стічних вод, що виключати їх зі складу СМС. Таке рішення проблеми евтрофікації реалізується в Швеції і ФРН. У Швеції вже наприкінці 1980-х працювало понад 500 споруд з хімічною стадією очищення від фосфатів. Процесу дефосфорилювання піддавалося 98% стічних вод (тобто, видаляються фосфати, надходять не тільки від СМС, але і від інших джерел). Додаткове очищення полягає у введенні в систему очищення стічних вод ще однієї стадії – в осадженні фосфору солями заліза. Це дозволило зняти з порядку денного питання евтрофікації, хоча середній вміст триполифосфатов в миючих засобах Швеції сягає 27%.
Тому в найближчому майбутньому не очікується подальшого посилення вимог до вмісту фосфатів в СМС.
Так, наприклад, у США фірма «Procter & Gamble» прийняла рішення виключити замінник фосфатів СМС «Tide», а в ряді штатів США скасовано дію законів, що виключають фосфати в СМС.
З метою поліпшення процесу прання при застосуванні малофосфатных СМС стали використовувати «Калгон» - пом'якшувач, де основною складовою частиною є поліфосфати. І його рекомендують як панацею для збереження пральних машин і поліпшення процесу прання. Тобто, вивівши з рецептур СМС, або суттєво зменшивши кількість ТПФ, його вводять окремо. І настійно рекомендують!
В даний час виробляються і «Калгон» без фосфатів, з сукупністю кількох заміннику ТПФ. Його ефективність вивчена недостатньо.
Існує проблема заміни ТПФ в СМС в даний час і в майбутньому? Так, існує. Вона обумовлена не стільки екологічними, скільки економічними факторами. Висловлюється припущення, що зниження фосфатів (а не виключення) в миючих засобах буде визначатися, насамперед, співвідношення «собівартість/миюча здатність».
Проблема заміни фосфатів в СМС буде як і раніше актуальною для виробників СМС.
Причини цього – вичерпання світових запасів фосфатів, які належать до невідновлюваних, а також зростаюча потреба в фосфатах (кормових добавках, добривах) для вирішення продовольчих проблем, як у світовому, так і регіональному масштабах.
Виробники СМС вже зіткнулися і це продовжуватиметься) з подорожчанням фосфатів, викликаних скороченням світових запасів сировини, великими витратами енергоресурсів при виробництві фосфатів.
При вирішенні проблеми часткової або повної заміни СМС вироблені основні вимоги до їх замінників, а саме:
- забезпечення високого миючого дії;
- забезпечення екологічної нешкідливості;
- вони не повинні негативно впливати на вироби;
- не знижувати термін носіння виробів;
- не повинні знижувати час експлуатації пральних машин;
- не повинні бути причиною додаткових витрат у процесі водоочищення;
- повинні бути конкурентоспроможними на вільному ринку.
І якщо в усьому світі рішенням цієї проблеми займаються активно, то в Україні це уповільнений процес на рівні окремих несистематизованих робіт підприємств, що виробляють СМС, які у нас представлені зарубіжними фірмами, рецептури СМС яких найчастіше закриті.
Проблема ж евтрофікації буде повністю вирішена шляхом будівництва очисних споруд. Для України це дуже серйозна проблема, яку навіть не розглядають. Треба йти не шляхом заборони ТПФ в миючих засобах, а шляхом реконструкції наявних міських споруд. Такі ж ефективні очисні споруди повинні бути на стоках ферм, відгодівельних пунктах, птахофабриках.
В Україні немає жодного споруди по очищенню стічних вод сучасного рівня з вузлом очищення від фосфатів, адже побутових фосфатів у стічних водах понад 50%, а заборона використання ТПФ в миючих засобах не вирішує проблему евтрофікації водойм України, а вона, крім заборони і зниження фосфатів в СМС, навіть не розглядається.
Якщо ми дійсно дбаємо про екологічну ситуацію, то і діяти повинні грамотно, а не лобіювати чиїсь інтереси, і не повторювати помилок інших країн.
ВИСНОВКИ:
1. Не слід забороняти використання поліфосфатів (ТПФ) в миючих засобах, прикриваючись боротьбою за екологію – це не дасть очікуваного результату.
2. Обмеження змісту ТПФ в СМС в межах 20-25% виправдано.
3. Вести суворий контроль щодо введення до рецептури СМС замінників ТПФ (в екологічному плані).
4. У боротьбі за екологію включити в державну програму обов'язкова наявність на всіх очисних спорудах стічних вод ділянок по очищенню фосфатів, в т. ч. на тваринницьких комплексах, птахофабриках, відгодівельних пунктах і т. п.