Une eau de Javel plus verte

Débarrasser ses vêtements d’une tache peut être une tâche très difficile. Se débarrasser de la tache n’est pas une question d’élimination des molécules comme les détergents. Les molécules tachées sont modifiées chimiquement afin qu’elles ne reflètent plus la lumière de la même manière qu’avant. Ce processus est appelé décoloration ou blanchiment. Les taches naturelles ainsi que certaines teintures produites à partir d’herbe proviennent de composés chimiques appelés chromophores. Les chromophores peuvent absorber la lumière à des longueurs d’onde spécifiques et donc provoquer des couleurs.1

L’eau de Javel ordinaire, l’hypochlorite de sodium (NaClO), agit sur une tache par le processus chimique appelé oxydo-réduction, ou réaction redox. L’oxydation est généralement définie comme la perte d’électrons et la réduction comme le gain d’électrons. Les deux processus d’oxydation et de réduction se produisent ensemble ; ainsi, un composé est réduit dans le processus d’oxydation d’un autre. Les agents de blanchiment au chlore sont des agents oxydants ; lorsque le chlore réagit avec l’eau, il produit de l’acide chlorhydrique et de l’oxygène atomique. L’oxygène réagit facilement avec les chromophores pour retirer des électrons de la molécule, ce qui modifie chimiquement la structure de la molécule et les propriétés physiques à l’origine de la couleur sont modifiées.1

Les agents de blanchiment au chlore fonctionnent efficacement et à moindre coût. Cependant, parfois l’oxydation avec les agents de blanchiment au chlore implique l’ajout d’atomes de chlore aux molécules de taches colorées plutôt que la simple élimination d’électrons. L’ajout de chlore au flux de déchets peut entraîner la formation de sous-produits dangereux, tels que les dioxines. Les dioxines sont un groupe de centaines de composés de structure similaire qui ont la capacité de se bioaccumuler. Les principales sources de dioxines proviennent de l’incinération des déchets et des feux de forêt, mais les dioxines peuvent également être ajoutées à l’environnement par des procédés industriels qui utilisent du chlore, comme la fabrication de textiles et de papier. L’exposition à de grandes quantités de dioxines peut provoquer une affection connue sous le nom de chloracné. La chloracné est une maladie de peau grave qui provoque l’apparition de lésions sur le visage et le haut du corps. Une forte exposition aux dioxines a également été associée à une augmentation des risques de cancer. Leur tendance à persister dans l’environnement a incité l’Agence américaine de protection de l’environnement à travailler avec l’industrie pour trouver des moyens de limiter leur utilisation.2

Le chlore à grande échelle est mortel pour un environnement. D’autres alternatives ou agents de blanchiment sans chlore sont disponibles. Les agents de blanchiment sans chlore contiennent du peroxyde d’hydrogène ou des solides comme le perborate ou le percarbonate qui réagissent avec l’eau pour libérer du peroxyde d’hydrogène. Le peroxyde d’hydrogène se décompose en oxygène gazeux et en eau, comme le montre l’équation 1.1

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En se décomposant, H2O2 libère des radicaux libres, des intermédiaires très réactifs qui oxydent d’autres molécules en leur enlevant des électrons. Si ces autres molécules sont des taches ou des pigments colorés, les changements chimiques qui se produisent à partir de leur oxydation peuvent modifier leurs propriétés physiques, les rendant incolores.1

Le peroxyde d’hydrogène est une alternative plus verte et plus respectueuse de l’environnement que les réactifs de blanchiment au chlore. Cependant, le remplacement des agents de blanchiment au chlore par le peroxyde d’hydrogène se heurte à deux problèmes. Le processus d’oxydation du peroxyde peut être indifférencié ; toute molécule peut réagir avec les radicaux libres. Le second problème lié à l’utilisation du peroxyde d’hydrogène est la nécessité de températures et de pressions plus élevées avec des temps de réaction plus longs pour obtenir les mêmes résultats qu’avec le blanchiment au chlore. Dans la fabrication, cela entraîne des coûts plus élevés pour l’énergie, l’équipement et la main-d’œuvre.1

Ces problèmes ont conduit les chercheurs de l’université Carnegie Mellon à développer des molécules appelées ligands macrocycliques tétraamido (TAML) pour fonctionner comme catalyseurs dans la réaction de blanchiment au peroxyde d’hydrogène. Leur ajout permet de réaliser la réaction à des températures et des pressions beaucoup plus basses et d’obtenir une plus grande sélectivité de la réaction.3 Le H2O2 activé par les TAML est un exemple idéal de chimie verte à l’œuvre. Il est fabriqué à partir de produits biochimiques naturels, réduit les coûts énergétiques et la pollution par le chlore.

From ChemPRIME : 11.17 : Common Oxidizing Agents