Come sostituire i costruttori di fosfati nei detergenti e nel trattamento delle acque

I costruttori di fosfati hanno trasportato detergenti e prodotti chimici per il trattamento delle acque per decenni. Il tripolifosfato di sodio ha addolcito l'acqua di lavaggio, disperso i terreni e stabilizzato l'alcalinità, e ha fatto tutto a buon mercato. Il problema è sempre stato a valle: il fosforo alimenta la crescita delle alghe nelle acque superficiali e questo singolo difetto ha ora rimosso i fosfati dalla maggior parte dei mercati regolamentati. Questo articolo spiega come sostituire i costruttori di fosfati con chelanti biodegradabili, con rapporti di sostituzione e linee guida per la riformulazione per ogni applicazione.

Perché i costruttori di fosfati devono andare

Il caso ambientale contro il fosforo è risolto. Quando l'acqua di lavaggio carica di fosfati raggiunge un fiume o un lago, fertilizza le fioriture di alghe che tolgono l'ossigeno dall'acqua e uccidono la vita acquatica. Questo è il motivo per cui l'Unione europea ha vietato i fosfati nei detersivi per bucato e nelle compresse per lavastoviglie nel 2017 e perché il trattamento delle acque consente ora lo scarico del fosforo nella maggior parte delle giurisdizioni sviluppate.

Per i formulatori, il messaggio è semplice: il mercato si è spostato e qualsiasi prodotto che si affida ancora ai costruttori di fosfati affronta una domanda in calo e un rischio normativo crescente. La domanda non è più se sostituire i costruttori di fosfati, ma quale sostituto si adatta a ciascuna applicazione.

I tre lavori che un costruttore deve fare

Comprendere la sostituzione inizia con la comprensione di ciò che fa effettivamente un costruttore. Un costruttore di fosfati svolge tre funzioni in un detergente: sequestra il calcio e il magnesio in modo che non possano interferire con i tensioattivi, disperde i terreni particolati in modo che rimangano sospesi nell'acqua di lavaggio e tampona l'alcalinità per mantenere il pH del lavaggio nell'intervallo di pulizia.

Nessun singolo sostituto riproduce esattamente tutte e tre le funzioni. Ecco perché la sostituzione è di solito un sistema, non uno scambio uno-per-uno. Un chelante biodegradabile gestisce il sequestro, un disperdente polimerico gestisce la sospensione del suolo e un carbonato o citrato gestisce l'alcalinità. Ogni componente fa bene un lavoro invece di costringere una molecola a fare tre lavori in modo adeguato.

Scegliere il chelante giusto per sostituire i costruttori di fosfati

La scelta del chelante segue l'applicazione. Per il lavaggio automatico dei piatti, MGDA-Na3 è la risposta standard perché lega fortemente il magnesio e rimane stabile attraverso il pH 13 e la temperatura di lavaggio a caldo. Per i liquidi di bucato, GLDA-Na4 fornisce un ampio controllo del calcio attraverso il ciclo di lavaggio. Per il controllo dell'acqua di raffreddamento e della scala industriale, PASP-Na inibisce la precipitazione del carbonato di calcio senza aggiungere fosforo allo scarico.

Questi rapporti sono punti di partenza. La dose finale deriva dal test delle prestazioni alla durezza dell'acqua target, perché il requisito del costruttore tiene traccia del carico di calcio e magnesio dell'acqua di lavaggio.

Riformulare il bucato dopo aver sostituito i costruttori di fosfati

Un liquido da bucato che ha utilizzato STPP al 5% della formula lo sostituisce con GLDA-Na4 a una dose attiva comparabile, più una piccola aggiunta di carbonato o citrato per ripristinare il tampone di alcalinità. Il chelante sequestra la durezza, il carbonato mantiene il pH e il sistema tensioattivo offre le sue prestazioni di pulizia nominali nell'acqua addolcita.

La riformulazione segue lo stesso percorso graduale di qualsiasi cambiamento: inizia dal rapporto di sostituzione, esegui i test delle prestazioni di lavaggio alla durezza dell'acqua target, regola la dose ed esegui un pannello di stabilità completo prima del rilascio. La maggior parte degli interruttori di lavanderia si completa in due o tre iterazioni.

Riformulare le compresse per lavastoviglie quando si sostituiscono i costruttori di fosfati

Le compresse per lavastoviglie sono il caso più impegnativo perché il lavaggio è caldo, alcalino e breve. STPP al 30-40 per cento di una compressa viene sostituito da MGDA-Na3 al 3-8 per cento del peso della compressa - un livello di utilizzo molto più basso che riflette la maggiore forza vincolante del chelante. La differenza di peso è costituita da cariche di carbonato o citrato che forniscono alcalinità e massa.

La sostituzione funziona perché MGDA-Na3 lega il magnesio con maggiore efficienza rispetto a STPP. Ciò che STPP ha realizzato ad alte dosi attraverso una combinazione di sequestro e dispersione, MGDA-Na3 raggiunge a basse dosi attraverso un sequestro più forte e più specifico. Il risultato è una compressa più piccola o una polvere più compatta con prestazioni uguali.

Trattamento delle acque: sostituzione degli inibitori della scala del fosfonato

L'acqua di raffreddamento industriale ha fatto affidamento sugli inibitori delle incrostazioni del fosfonato per decenni, ma i limiti di scarico del fosforo ora spingono le strutture verso alternative senza fosforo. PASP-Na sostituisce l'inibizione delle incrostazioni del fosfonato senza aggiungere fosforo, che rimuove un problema di conformità allo scarico alla fonte.

La sostituzione segue il carico di durezza piuttosto che un rapporto fisso. Un ingegnere di trattamento delle acque dosa PASP-Na a 5-20 milligrammi per litro a seconda della durezza dell'acqua e dei cicli di concentrazione, quindi regola la dose misurando la deposizione della scala su un coupon di prova. Il chelante previene le incrostazioni di carbonato di calcio e solfato mentre il polimero disperdente trattiene le particelle in sospensione.

Il trade-off di costi e prestazioni

I chelanti biodegradabili costano di più per chilogrammo rispetto ai costruttori di fosfati. Il confronto onesto, tuttavia, include ciò che il vecchio sistema di fosfati costava in sovrattasse di scarico, rischio di conformità e elenchi ristretti. Quando tali costi si spostano nel registro, l'aumento netto della formulazione spesso si riduce a pochi punti percentuali.

Le prestazioni, da parte sua, non regrediscono. MGDA-Na3 e GLDA-Na4 corrispondono al risultato di pulizia di STPP nelle loro applicazioni target e nella pulizia industriale ad alto pH in realtà reggono meglio. I giorni in cui "senza fosfati" significava "più debole" sono dietro di noi.

Come eseguire una prova di sostituzione

L'approccio graduale funziona meglio. Rivedi il tuo costruttore attuale, il pH target e gli ioni metallici che causano guasti. Proponi un rapporto di sostituzione iniziale. Esegui una prova al banco alla durezza e alla temperatura dell'acqua effettive. Conferma il risultato, quindi passa a un lotto pilota e infine alla produzione completa.

Documenta ogni fase, perché i dati sulle prestazioni supportano il caso con il tuo team di qualità e i tuoi clienti. La maggior parte degli switch si completa in due o tre iterazioni e i dati del primo switch di prodotto rendono il secondo e il terzo più veloci.

La pagina della Commissione europea sui fosfati dei detergenti spiega la logica normativa per le restrizioni del 2017.

Domande frequenti

Posso sostituire i costruttori di fosfati un prodotto alla volta?

Sì, e questo è l'approccio consigliato. Inizia con il tuo prodotto con il volume più alto o quello con la pressione normativa più urgente. I dati del primo interruttore informano i successivi.

I chelanti biodegradabili corrispondono ai costruttori di fosfati sulle prestazioni di pulizia?

Nelle loro applicazioni target, sì. MGDA-Na3 e GLDA-Na4 corrispondono al risultato di pulizia di STPP in lavastoviglie e lavanderia e resistono meglio nella pulizia industriale ad alto pH.

Di quali documenti ho bisogno per il prodotto riformulato?

Per i prodotti vincolati all'UE, è necessaria la registrazione REACH del chelante biodegradabile e l'etichettatura aggiornata del detergente del prodotto riformulato. Un fornitore che fornisce entrambi rimuove la maggior parte dell'onere di conformità.

Per indicazioni sulla formulazione e campioni di valutazione, visitare il centro prodotti Yuanlian Chemical. Il laboratorio applicativo fornisce rapporti di sostituzione e dati di compatibilità per la specifica categoria di prodotto.