Activador de blanqueador

Los activadores del blanqueador son compuestos que permiten una temperatura de lavado más baja de la que se requeriría de otro modo para lograr la actividad completa de los agentes blanqueadores en el licor de lavado. Los agentes blanqueadores, generalmente peróxidos , suelen ser suficientemente activos solo a partir de los 60 °C. Con los activadores del blanqueador, esta actividad ya se puede lograr a temperaturas más bajas. Los activadores del blanqueador reaccionan con peróxido de hidrógeno en solución acuosa para formar peroxiácidos . Los peroxiácidos son blanqueadores más activos que el peróxido de hidrógeno a temperaturas más bajas (<60 °C), pero son demasiado inestables para almacenarse en su forma activa y, por lo tanto, deben generarse in situ.

Los activadores de blanqueo más comunes que se utilizan comercialmente son la tetraacetiletilendiamina (TAED) y el nonanoiloxibencenosulfonato de sodio (NOBS). El NOBS es el principal activador utilizado en los EE. UU. y Japón, ^[1] el TAED es el principal activador utilizado en Europa. ^[2]

Los activadores de blanqueo se componen típicamente de dos partes: el precursor de peroxiácido y el grupo saliente ; y se modifican alterando estas partes. El precursor de peroxiácido afecta las propiedades blanqueadoras del peroxiácido: determina la actividad, la selectividad, el equilibrio hidrofóbico/hidrofílico y el potencial de oxidación. El grupo saliente influye en la solubilidad , la tasa de perhidrólisis y la estabilidad de almacenamiento del activador. ^[3]

La activación del blanqueador también se conoce como perhidrólisis. Las persales son sales inorgánicas que se utilizan como portadores de peróxido de hidrógeno (por ejemplo, percarbonato de sodio y perborato de sodio ). Las persales y los activadores del blanqueador se incluyen juntos en los detergentes en polvo para ropa que contienen blanqueador. En el lavado, ambos compuestos se disuelven en el agua. Cuando se disuelve en agua, la persal libera peróxido de hidrógeno ( por ejemplo , del percarbonato de sodio):

2Na ₂ CO ₃ ∙3H ₂ O ₂ → 2Na ₂ CO ₃ + 3H ₂ O ₂

En una solución de lavado básica , el peróxido de hidrógeno pierde un protón y se convierte en el anión perhidroxilo:

H2O2 _⇌ H ⁺ + _HO2 ⁻_​​

El anión perhidroxilo ataca entonces al activador, formando un peroxiácido:

HO ₂ ⁻ + RC(O)X → X ⁻ + RC(O)O ₂ H

La reacción global de TAED ( 1 ) con 2 equivalentes de peróxido de hidrógeno da diacetiletilendiamina ( 2 ) y 2 equivalentes de ácido peracético ( 3 ):

Sólo el anión perhidroxilo, y no la molécula de peróxido de hidrógeno, reacciona con el activador del blanqueador. ^[4] En soluciones acuosas, el ion hidróxido también está presente, pero debido a la mayor nucleofilia del anión perhidroxilo, reaccionará preferentemente. Una vez formado, el peroxiácido puede actuar como blanqueador .

El consumo de activadores de blanqueo en 2002 fue de aproximadamente 105.000 toneladas. ^[5] Sin embargo, el consumo está estancado o en descenso debido a las presiones de los costos sobre los detergentes y al avance de las formulaciones de detergentes líquidos (que no contienen blanqueador ni activadores de blanqueo). El costo relativamente alto de los sistemas de blanqueo convencionales restringe su difusión en los mercados emergentes, donde se utiliza agua fría para lavar y el fotoblanqueo con luz solar está muy extendido, o el uso de solución de hipoclorito de sodio es común (como en los EE. UU.).

En Europa, sigue habiendo un potencial considerable para el uso de activadores de lejía más activos debido al importante ahorro de energía que se puede conseguir lavando a temperaturas más bajas, pero su mayor actividad no debe ir acompañada de un mayor daño a los tintes y fibras textiles. Además de blanquear las manchas en la ropa, los efectos desinfectantes y desodorizantes de las combinaciones de lejía y activador también desempeñan un papel importante. Por ello, también se utilizan en detergentes para lavavajillas y limpiadores de prótesis dentales. ^[6]

Los activadores de blanqueo más habituales son básicamente compuestos de N y O -acilo que forman peroxiácidos tras la perhidrólisis (es decir, la hidrólisis por peróxido de hidrógeno del blanqueo, las persales). Por ejemplo, TAED produce en el líquido de lavado ácido peroxiacético activo como blanqueador o ácido peroxidodecanoico a partir de DOBA. En todos los casos, el activador reacciona químicamente según el grado de contaminación de la ropa y, por lo tanto, se "consume".

En la literatura se describen diversos compuestos activos de N -acilo, como el tetraacetilglicolurilo y otros heterociclos acilados que contienen nitrógeno saturado , como las hidantoínas , las hidrotriazinas, las dicetopiperazinas , etc., así como las imidas y lactamas aciladas. Una desventaja de estos compuestos en comparación con el compuesto estándar TAED es su rendimiento económico y ecológico, por lo general más bajo.

Además de los derivados de fenol acilados NOBS, LOBS y DOBA (cargados negativamente en el medio acuoso), se describen otros compuestos de O-acilo con actividad blanqueadora, por ejemplo, tetraacetilxilosa o pentaacetilglucosa. DOBA, de uso común en Japón, se caracteriza por una buena biodegradabilidad y un mayor efecto sobre un número de microorganismos en comparación con TAED. Ambos trabajan juntos de forma sinérgica. ^[7] Además, los nitrilos, como la cianopiridina y las cianamidas, la cianomorfolina y, en particular, las sales de cianometiltrialquil/arilamonio son activadores de blanqueador conocidos (estos últimos, los denominados nitrilo quats, ^{[8] [9]} están presentes en solución acuosa como cationes).

${\displaystyle \left[{\ce {R^{2}-{\overset {\displaystyle R^{1} \encima |}{\underset {| \encima \displaystyle R^{3}}{N+}}}-CH2-CN}}\right]{\ce {X-}}}$

Los nitrilo-quats son activos en el blanqueo incluso a temperaturas de alrededor de 20 °C y actúan a través de los peroxoiminoácidos que se forman de forma intermedia a partir de compuestos peroxo . Estos se descomponen en las amidas cuaternarias correspondientes, que reaccionan con la ayuda del peróxido de hidrógeno para formar las betaínas correspondientes, fácilmente biodegradables. ^[10] Una desventaja de los nitrilo-quats es la baja biodegradabilidad de las sustancias originales y su higroscopicidad a menudo pronunciada, que, sin embargo, se puede reducir con contraiones adecuados.

Se han desarrollado otros nuevos sistemas de blanqueo, especialmente para el lavado a temperaturas más bajas y a temperatura ambiente y para su uso en formulaciones de detergentes líquidos:

• Peroxiácidos nuevos y más activos, como el ácido ftalimidoperoxihexanoico (PAP) ^[11]

• Potenciadores de perácidos que forman intermediarios altamente reactivos con perácidos (como sulfoniminas cíclicas como precursores de oxaziridinas reactivas ^[12] ) o cetonas basadas en azúcar que forman dioxiranos blanqueadores activos con peróxido de hidrógeno ^[13]
• Los catalizadores de blanqueo, que forman complejos estables de metales de transición (de metales como manganeso, hierro, cobalto, etc.) con persales, son especies de oxígeno blanqueadoras activas incluso a temperaturas inferiores a 30 °C, y superan la actividad del compuesto estándar TAED en casi 100 veces ^[14] . Estos complejos ofrecen enormes ventajas económicas (menor volumen de detergente, menos embalaje, menores costes de transporte) y medioambientales (baja temperatura de lavado, baja contaminación de las aguas residuales). Especialmente interesantes son los catalizadores de blanqueo de segunda generación, que ya forman especies blanqueadoras activas con el oxígeno atmosférico, es decir, pueden imitar los sitios activos de las mono- o dioxigenasas naturales . Sin embargo, en 1994, el lanzamiento de un complejo de manganeso de primera generación ^[15] ("persil power flop") por parte de Unilever en el Reino Unido fracasó desastrosamente. Como resultado, la confianza de los consumidores en los catalizadores de blanqueo se ha visto sacudida de forma sostenida. ^[16] El único uso de combinaciones de catalizador de blanqueador/persal hasta la fecha (2017) se utiliza en detergentes para lavavajillas.