Limpiadores Cáusticos: Aplicaciones y retos en la formulación

Cuando se trata de "Limpieza Pesada" hay pocas opciones de acción rápida y eficaz disponibles a la hora de desarrollar una formulación. Es difícil encontrar ingredientes tan reactivos como los álcalis/hidróxidos, como el Hidróxido de Sodio, también conocido popularmente como Sosa Cáustica, o los ácidos fuertes, como el Ácido Clorhídrico, también conocido como Ácido Muriático.

Es cierto que estos compuestos tienen un excelente rendimiento en la limpieza, sin embargo, su naturaleza Ácida o Alcalina los distingue en relación con su función en el momento de la limpieza. En este texto, nos centraremos en abordar los productos fuertemente alcalinos, también llamados cáusticos.

Para comprender la función de un componente fuertemente alcalino o fuertemente ácido, lea el artículo sobre la influencia del pH en la limpieza, haciendo clic aquí.

Hay ocasiones en las que es difícil evitar el uso de productos cáusticos para una limpieza eficaz, rápida y económica. Pero, ¿qué hace que estos ingredientes, principalmente la sosa cáustica (Hidróxido de Sodio) y, en segundo lugar, la potasa (Hidróxido de Potasio), sean tan eficaces?

Bueno, son compuestos altamente reactivos y electrolíticos, lo que les confiere las siguientes características y comportamientos en lo que respecta al proceso de limpieza:

1. Limpiadores Cáusticos: tan pronto como entran en contacto con la grasa o algunas proteínas más ácidas, reaccionan formando jabón. El jabón, a su vez, es soluble y, por lo tanto, se puede enjuagar fácilmente con agua.
2. Corrosividad: Su reacción con iones metálicos provoca, en algunos casos, un proceso de decapado, es decir, la eliminación de una película del metal. Esto nos da la impresión de que el producto ha "renovado" la superficie, cuando en realidad la ha corroído.
3. Degradación de materiales orgánicos/polímeros: Tiene la capacidad de reaccionar con materiales orgánicos degradándolos en partículas más pequeñas. Esto hace que estos materiales orgánicos sean mucho más maleables y fáciles de eliminar. Un caso muy conocido es el uso de la sosa cáustica como quitamanchas de pintura, por ejemplo. Reacciona con la pintura y la degrada. En este proceso es fácil ver cómo la pintura se arruga y se ablanda. De este modo, es más fácil eliminarla con una espátula, sin necesidad de aplicar mucha fuerza.
4. Dispersión de sólidos: Su capacidad de degradación de la materia orgánica asociada a la fuerza electrolítica hace que los sólidos presentes en el baño de limpieza, tanto orgánicos como minerales, permanezcan en suspensión durante más tiempo, lo que facilita el enjuague. Los materiales orgánicos degradados se convierten en partículas mucho más pequeñas, lo que facilita su suspensión, y los minerales presentes en este mismo baño, debido a la fuerza electrolítica de la sosa cáustica, por ejemplo, interactúan entre sí a nivel intermolecular, formando una gran red de moléculas, unas unidas a otras.

Para acercarnos a un ámbito más práctico, vamos a comentar algunas situaciones en las que la presencia de estos ingredientes es muy frecuente:

Limpieza de Automóviles

Es cierto que existen opciones para una formulación menos agresiva y más respetuosa con el medio ambiente. Sin embargo, estas opciones siguen teniendo un costo muy elevado en comparación con las formulaciones cáusticas y, por lo tanto, solo se aplican en algunos nichos de este mercado.

En este tipo de limpieza, el ingrediente más común es el Hidróxido de Sodio. Es difícil encontrar otro compuesto tan eficaz para limpiar el chasis, las ruedas y los neumáticos de los camiones, por ejemplo.

Aquí destaca principalmente su capacidad de dispersión y corrosividad, que permiten eliminar con extrema eficacia la suciedad tan característica de las calles y carreteras, que llamamos Traffic Film. Una mezcla compleja de residuos que contiene asfalto, tierra, aceite de motor quemado, mezclados con otra complejidad de suciedad arrastrada por la lluvia, el viento y posteriormente secada por el sol.

Este tipo de suciedad se adhiere fuertemente a la superficie, por lo que, sin un agente químico muy fuerte, será necesario frotar con cierta intensidad. El caso más crítico es el de los neumáticos. En este caso, ni siquiera frotando se consigue eliminar la suciedad. Lo que la sosa es capaz de hacer es reaccionar y "corroer" el caucho, lo que permite eliminar la suciedad que se ha "penetrado" allí y que ya no podemos eliminar.

Es importante señalar que, a pesar de ser muy eficaz y debido a su bajo costo, la Sosa Cáustica todavía se utiliza mucho en lugares contraindicados, donde el sistema de limpieza requeriría una mayor precaución, como por ejemplo la parte mecánica del automóvil. En esta área hay muchas piezas de aluminio y metálicas que sufren un fuerte ataque y corrosión, además de componentes electrónicos y piezas plásticas como tanques, piezas pequeñas y mangueras que se agrietan y rompen fácilmente.

Elección del tensioactivo

Aunque la Sosa es el ingrediente principal de este tipo de formulación, por sí sola no ofrece un buen rendimiento en comparación con su combinación con tensioactivos adecuados. Y ahí comienza un nuevo reto.

No todos los tensioactivos son estables en medios cáusticos y no todos ofrecen el mejor potencial de limpieza en este tipo de sistemas.

Como generalmente se busca una alta formación de espuma, no es raro que los formuladores adopten el Ácido Sulfónico y/o el Lauril Éter Sulfato de Sodio como tensioactivos para este tipo de formulación. Sin embargo, estos dos productos presentan limitaciones en este tipo de formulación.

El Ácido Sulfónico, por encima de pH 12, se vuelve insoluble. Al ser insoluble en la formulación, tenderá a precipitarse (formar fases) y, además, en el momento de la dilución para su posterior uso, el producto tarda en disolverse y gran parte del tensioactivo presente no estará realmente activo, ya que para poder desempeñar su función de tensioactivo, necesita estar disuelto en agua. Para que el Ácido Sulfónico sea soluble en un medio cáustico, se necesita una alta concentración de hidrotopo, lo que añade un alto costo a la formulación.

Por su parte, el Lauril Éter Sulfato de Sodio solo es soluble en medio cáustico hasta una determinada concentración de Sosa. Cuanto mayor sea la concentración de Sosa, menor será su solubilidad y, al igual que el Ácido
Sulfónico, requerirá algún otro ingrediente con función hidrotrópica para estabilizar la formulación y permitir que el Lauril se disuelva.
Para saber más sobre los Hidrótropos, lea el artículo sobre este tema.

Por una cuestión cultural, también es deseable que el producto presente viscosidad. Y, una vez más, no es habitual que los espesantes presenten estabilidad frente a la Sosa Cáustica. En este caso, la mejor opción para generar viscosidad en este tipo de producto es conocer las relaciones adecuadas de los tensioactivos correctos.

Conociendo estos retos y dificultades, Macler, a través de su SmartLab, ha desarrollado dos opciones de formulación de Desengrasantes Cáusticos para Automóviles estables, con alta formación de espuma y alto rendimiento. Para acceder y beneficiarse de este conocimiento, solo tiene que hacer clic en el banner a continuación:

Cocina industrial

En un entorno como este, las parrillas, planchas y campanas extractoras siempre suponen un reto. El alto contenido de grasa y los alimentos carbonizados son un gran desafío. Aquí, una vez más, el poder de dispersión y corrosividad ataca las partes carbonizadas con gran eficacia. Las grasas, por su parte, son atacadas por el poder de saponificación, es decir, la reacción del ingrediente alcalino con la grasa formando jabón. Dado que el jabón es soluble en agua, es posible eliminarlo mediante enjuague.

Es interesante destacar que, dependiendo del tipo de ingrediente alcalino que se utilice, se formarán jabones más o menos fáciles de enjuagar. En este caso, cuanto más reactiva y fuerte sea la característica del álcali, más duro será el jabón y, por lo tanto, más difícil de enjuagar. Esto no significa que el jabón sea menos soluble, solo que se vuelve más sólido y, por lo tanto, tarda más en disolverse. Por lo tanto, es posible organizar los ingredientes más utilizados en este tipo de limpieza por orden de dureza del jabón que se formará y, en consecuencia, por mayor facilidad de enjuague:

Sabiendo esto, es interesante utilizar estos ingredientes conjuntamente en una formulación. Esto hará que el producto sea más eficaz, ya que contará con la alta reactividad de la Soda y la Potasa, con jabones más blandos y fáciles de enjuagar, fruto de la reacción con la Potasa y la Monoetanolamina.

Es importante señalar que ciertos equipos y superficies no deben limpiarse con productos fuertemente alcalinos, especialmente los de aluminio, que se ven muy afectados por la corrosión de este tipo de compuesto.

Elección del tensioactivo

Una vez más, estos componentes alcalinos por sí solos no ofrecen un buen rendimiento. Es fundamental utilizar un tensioactivo para que puedan penetrar más profundamente en la suciedad y los poros de las superficies y que la fórmula sea realmente eficaz. Los retos para los formuladores son muy similares a los mencionados anteriormente en relación con un desengrasante para automóviles. El cuidado en la elección del tensioactivo y la escasa disponibilidad de ingredientes espesantes compatibles con la Sosa se convierten en grandes obstáculos a la hora de desarrollar un desengrasante y desincrustante alcalino para uso en cocinas industriales.

Sin embargo, tras años de investigación y desarrollo de este tipo de producto y aplicación, el SmartLab de Macler sugiere algunas fórmulas ampliamente probadas, estables y de alto rendimiento. Para quienes buscan este tipo de solución, el acceso a este material es un gran atajo en la trayectoria profesional de un formulador. Son años de experiencia y trabajo condensados en un solo lugar. Para acceder, solo tiene que hacer clic en el siguiente banner:

Limpieza CIP

La limpieza CIP (Clean in Place) es un proceso automatizado de higienización utilizado en industrias, especialmente en la producción de alimentos y bebidas, para limpiar equipos y tuberías sin necesidad de desmontarlos. El proceso consiste en la circulación de soluciones de limpieza (detergentes y desinfectantes) y agua a temperaturas y flujos controlados para eliminar residuos y contaminantes.

Los pasos que se siguen en este tipo de limpieza suelen ser los siguientes:

Vamos a centrarnos aquí en el momento de la limpieza alcalina. El objetivo de esta etapa es “extraer” principalmente la suciedad grasa y proteica que se va adhiriendo a las paredes de las tuberías con el paso del tiempo.

Este tipo de limpieza es un excelente ejemplo para comprender en la práctica el círculo de Sinner. Dado que no se puede frotar, la acción química, la concentración, la temperatura y el tiempo de contacto son los factores clave para el éxito de este tipo de proceso. Para comprender mejor el círculo de Sinner, lea el artículo haciendo clic aquí.

Cada tipo de industria tiene un tipo específico de suciedad. En la industria láctea, por ejemplo, las tuberías acumulan mucha grasa, proteínas y calcio, lo que dificulta aún más la limpieza. Sin embargo, precisamente por ser el ingrediente alcalino más reactivo, la Sosa Cáustica es el ingrediente más utilizado en todas ellas. Su reactividad, en este tipo de proceso, es aún más fuerte, ya que generalmente se trabaja con soluciones calientes, que pueden alcanzar hasta 90°C durante el proceso de limpieza. No es raro, principalmente por la presencia de iones de calcio, que se utilice EDTA Tetrasódico o algún secuestrante junto con la Sosa Cáustica para obtener un mayor rendimiento.

Elección del tensioactivo

En el caso de la limpieza CIP, se pueden aplicar algunos tensioactivos para aumentar el rendimiento de la limpieza. Sin embargo, es importante que sean productos con baja formación de espuma, ya que esta puede dañar los equipos utilizados en este proceso, especialmente las bombas.

Aunque la Sosa por sí sola no provoca la formación de espuma, hemos visto anteriormente que reacciona con las grasas formando jabones. Por lo tanto, durante la limpieza CIP, se forma jabón, lo que presenta un gran potencial para la formación de espuma en el proceso.

Por lo tanto, además de elegir un tensioactivo de baja espuma, será necesario utilizar un antiespumante, que debe añadirse como aditivo a la solución de limpieza en el momento en que se inicie el proceso, junto con la Sosa, ya que los antiespumantes no son muy compatibles con la Sosa en altas concentraciones.

Además, en cuanto al uso de tensioactivos en esta aplicación, no tienen tanta función de limpieza efectivamente como en las aplicaciones anteriores. La función principal aquí es reducir la tensión superficial de la solución de limpieza para que pueda penetrar más profundamente en la suciedad y en las posibles fisuras y ranuras de las paredes de las tuberías y equipos, especialmente en lugares donde hay registros, conexiones y soldaduras.

Entre algunas opciones de tensioactivos, Macler destaca dos opciones de su portafolio que se aplican comúnmente en estos casos: el Isogen SE 32, producto de fabricación propia, y el Berol LFG 61, fabricado por Nouryon, multinacional holandesa distribuida por Macler en el territorio brasileño. Haga clic en el banner a continuación para ver la formulación sugerida por Macler para esta aplicación.

Es muy difícil abarcar en un solo texto todas las situaciones relacionadas con las formulaciones cáusticas. Por eso, Macler cuenta con un equipo de profesionales en su SmartLab, listos para atenderle en caso de dudas y necesidades específicas de desarrollo. Póngase en contacto con nosotros para obtener más información.