Sciences · Chimie
Détergents et tensioactifs
Un tensioactif est une molécule amphiphile, qui attire à la fois l’eau et les graisses. Les détergents, lessives et liquides vaisselle reposent sur ces molécules et sur d’autres ingrédients.
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Le savon a longtemps été le seul produit lavant. Au XXᵉ siècle, les chimistes ont mis au point des tensioactifs de synthèse, d’abord en Allemagne pendant la Première Guerre mondiale, pour pallier la pénurie de graisses, puis massivement après 1945. Insensibles à l’eau calcaire, ils ont permis l’essor des lessives en poudre, des liquides vaisselle et des shampoings. Le principe du lavage, décrit dans la fiche saponification et savon, reste le même : des molécules à double affinité qui font le lien entre l’eau et la graisse.
La structure d’un tensioactif
Toute molécule tensioactive comporte :
- une tête hydrophile, polaire ou chargée, qui se lie à l’eau ;
- une queue hydrophobe, en général une chaîne hydrocarbonée de 10 à 18 carbones, qui se lie aux graisses.
Dans l’eau, au-delà d’une certaine concentration appelée concentration micellaire critique, ces molécules se regroupent en micelles : des sphères dont les queues forment un cœur gras et les têtes une surface tournée vers l’eau. Les salissures grasses sont piégées au cœur des micelles et évacuées au rinçage.
Les quatre familles
On les classe selon la charge de leur tête.
| Famille | Tête | Exemple | Propriétés | Usages |
|---|---|---|---|---|
| Anioniques | chargée négativement (sulfonate, sulfate, carboxylate) | alkylbenzènesulfonates linéaires, laurylsulfate de sodium, savons | très bon pouvoir lavant, moussants | lessives, liquides vaisselle, shampoings, dentifrices |
| Cationiques | chargée positivement (ammonium quaternaire) | chlorure de benzalkonium | antistatiques, désinfectants, adoucissants ; faible pouvoir lavant | adoucissants textiles, après-shampoings, désinfectants |
| Non ioniques | non chargée, mais polaire (chaînes polyoxyéthylénées, sucres) | alcools gras éthoxylés, alkylpolyglucosides | peu moussants, efficaces à basse température et sur les graisses | lessives liquides, lave-vaisselle, cosmétiques doux |
| Amphotères | porteurs des deux charges | bétaïnes | doux pour la peau | shampoings pour bébés, gels douche |
Les tensioactifs cationiques et anioniques s’annulent mutuellement lorsqu’on les mélange : c’est pourquoi l’adoucissant est ajouté au rinçage et non avec la lessive.
Pourquoi les détergents fonctionnent en eau dure
Le savon (carboxylate) forme avec les ions calcium et magnésium des sels insolubles qui le neutralisent. Les sulfonates et les sulfates de synthèse, eux, donnent des sels de calcium beaucoup plus solubles : ils gardent leur efficacité dans l’eau calcaire et en milieu légèrement acide.
La composition d’une lessive
| Composant | Rôle |
|---|---|
| Tensioactifs | détachent et dispersent les salissures |
| Adoucisseurs d’eau (zéolithes, citrates, polycarboxylates) | captent le calcium et le magnésium |
| Enzymes | protéases (taches de sang, d’œuf), amylases (amidon), lipases (graisses), cellulases |
| Agents de blanchiment | percarbonate de sodium, qui libère du peroxyde d’hydrogène ; activateurs pour agir à basse température |
| Azurants optiques | absorbent les ultraviolets et réémettent de la lumière bleue, ce qui donne une impression de blancheur |
| Anti-redéposition | empêchent la saleté de se redéposer sur le linge |
| Parfums, colorants, conservateurs | confort d’utilisation |
Détergents et environnement
Les mousses des rivières
Les premiers détergents de synthèse, à chaîne ramifiée, étaient mal dégradés par les bactéries des stations d’épuration : dans les années 1950-1960, des montagnes de mousse se formaient sur certaines rivières. Ils ont été remplacés par des tensioactifs à chaîne linéaire, biodégradables. La réglementation européenne exige aujourd’hui la biodégradabilité ultime des tensioactifs des détergents.
Les phosphates
Les phosphates (tripolyphosphate de sodium) étaient d’excellents adoucisseurs, mais rejetés dans les cours d’eau, ils nourrissent les algues et provoquent l'eutrophisation : prolifération d’algues, puis manque d’oxygène et mort des poissons. Ils sont interdits ou fortement limités dans les lessives et les détergents pour lave-vaisselle domestiques de l’Union européenne.
Bon usage
- respecter les doses : une surdose ne lave pas mieux et pollue davantage ;
- adapter la dose à la dureté de l’eau ;
- laver à basse température quand c’est possible, grâce aux enzymes et tensioactifs non ioniques.
Ces évolutions illustrent les principes de la chimie verte.
Les tensioactifs ailleurs
Les tensioactifs ne servent pas qu’au lavage :
- émulsifiants alimentaires : lécithine, mono- et diglycérides d’acides gras, qui stabilisent mayonnaises, glaces et chocolats ;
- cosmétiques : crèmes (émulsions eau-huile), démaquillants ;
- pharmacie : solubilisation de principes actifs peu solubles ;
- poumons : le surfactant pulmonaire, mélange de phospholipides et de protéines, abaisse la tension superficielle dans les alvéoles et les empêche de s’affaisser ; son absence chez certains grands prématurés cause une détresse respiratoire ;
- lutte contre les marées noires : des dispersants fragmentent les nappes de pétrole.
Questions fréquentes
Quelle est la différence entre savon et détergent ?
Le savon est un tensioactif particulier, obtenu par saponification de graisses naturelles. Les détergents de synthèse utilisent d’autres tensioactifs, souvent dérivés du pétrole ou d’huiles végétales, qui restent efficaces en eau calcaire.
Pourquoi ne faut-il pas mélanger les produits ménagers ?
Certains mélanges libèrent des gaz toxiques : eau de Javel et produits acides (détartrants, vinaigre) dégagent du dichlore ; eau de Javel et ammoniaque dégagent des chloramines. Voir les pictogrammes de danger.
Un produit qui mousse beaucoup lave-t-il mieux ?
Non. La mousse dépend du type de tensioactif ; les lessives pour lave-linge et lave-vaisselle sont justement formulées pour peu mousser, sans perdre en efficacité.