Jenže stromů ubývalo a spotřeba sody i drasla se zvýšenou poptávkou zejména po skle, mýdle a textilu rostla. Dostupné zdroje sody přestaly dostačovat. Chemici se už během 18.století pokoušeli sodu vyrobit efektivnějším způsobem, avšak bez úspěchu. Proto r. 1775 Francouzská akademie věd vyhlásila soutěž o nejlepší postup, jak vyrobit uhličitan sodný, Na2CO3 - tedy čistou sodu. Soutěž vyhrál francouzský lékař Nicolas Leblanc, který začal, na základě patentových práv z roku 1791, vyrábět sodu revolučním procesem, při němž se bezvodý síran sodný, vápenec a uhlí rozemelou a pálí v plamenné peci. Z vychladlé taveniny je poté soda (uhličitan sodný) vyloužen vodou. Při tomto způsobu výroby sody však unikaly oxidy síry a kromě sody vznikal také odpad – sulfid vápenatý. Leblancova továrna produkovala 320tun sody ročně, avšak ne dlouho. Po dvou letech revoluční vláda jeho továrnu zkonfiskovala. V roce 1801 mu jí sice Napoleon vrátil a soud uznal finanční závazky francouzského státu, ale částka nestačila na pokrytí dluhů a obnovení provozu v mezitím značně zchátralé továrně. Zlomený továrník skončil v chudobinci, kde se ve svých 63. letech zastřelil. Svět mu však vděčí za významný objev, díky kterému přestalo být mýdlo luxusním zbožím a úroveň hygieny se tak značně zvedla. Zlevnila také výroba spotřebního skla, včetně skel pro brýle a dalekohledy. Až do 70. let 19. století se soda vyráběla Leblancovým postupem. Neustále se rozvíjející průmysl však kladl stále větší požadavky na zvýšení výroby a dosavadní postup přestal být dostatečný. V roce 1861 tak přišel belgický chemik a průmyslník Ernest Gaston Joseph Solvay se zdokonalením Leblancova postupu výroby, při kterém byly výchozími surovinami kuchyňská sůl (chlorid sodný), vápenec a amoniak. Probíhala na základě dvou reakcí – při první vznikal hydrogenuhličitan amonný, který se při druhé reakci účinkem chloridu sodného přeměnil na hydrogenuhličitan sodný. Kalcinací (zahříváním) pak vznikla tzv. kalcinovaná soda.
A tím se dostáváme se k „našemu“ hydroxidu sodnému. Našemu, protože nás, soudobé mydláře zajímají nejvíce právě tyto nebezpečné bílé perly či šupinky z rozsáhlé rodiny hydroxidů. Znám je také jako žíravá soda, v angličtině caustic soda a jedná se o anorganickou sloučeninu se sumárním vzorcem NaOH sestávající ze sodného kationtu Na+ a hydroxidových aniontů OH−. Chemicky lze hydroxid sodný získat několika různými metodami. Průmyslová výroba si však žádá způsob efektivní.
O uhličitanu sodném jsem nevyprávěla nadarmo! Právě uhličitan sodný (soda) sloužil dříve k výrobě hydroxidu sodného. Zprvu se hydroxid sodný průmyslově vyráběl takzvaným kaustifikačním procesem. Ten spočíval v tom, že se z vodného roztoku sody působením mírného nadbytku hydroxidu vápenatého ve formě hašeného vápna získal málo rozpustný uhličitan vápenatý. Vzniklý uhličitan vápenatý bylo nutné sedimentací případně následnou filtrací oddělit. Odpařením vody se pak získal surový hydroxid sodný, který se podle potřeby dále čistil rozpuštěním v ethanolu.
A toto je náš magický vzorec prapůvodní výroby hydroxidu sodného:
Na2CO3 + Ca(OH)2 → 2 NaOH + CaCO3
Uhličitan sodný + hydroxid vápenatý → hydroxid sodný + uhličitan vápenatý
.png)
S neustálým nárůstem spotřeby bylo ale třeba prastarou metodu nahradit modernějším způsobem. Tou se stal elektrolytický rozklad roztoku chloridu sodného ve vodě (tzv. solanky), přičemž výslednými produkty elektrolýzy jsou hydroxid sodný (NaOH) ve formě vodného roztoku, plynný chlor (Cl2) a vodík (H2). Elektrolytický rozklad je možné provést třemi různými metodami, kterými se zabraňuje zpětné reakci chlóru s vzniklým hydroxidem.
Nejstarší metodou umožňující ze solanky oddělit ionty chloru je takzvaná „diafragmová“ (neboli Nelsonova) metoda z roku 1885, při které jsou anodový a katodový prostor vzájemně odděleny diafragmovou polopropustnou stěnou, vyrobenou z karcinogenního azbestu. Ke koncentraci roztoku hydroxidu je zapotřebí velkého množství páry (asi 3 tuny páry na jednu tunu hydroxidu).
Výroba hydroxidu sodného diafragmovou metodou (zdroj Eurochlor.org)
Další metoda výroby hydroxidu sodného vynalezená v roce 1892 se nazývá „amalgámová metoda“, nebo také Castner-Kellnerův proces. Tato metoda je v České republice i Evropské unii v současnosti nejrozšířenější. Při tomto způsobu jako katoda slouží kovová rtuť, která se po regeneraci opět vrací do výroby. Nevýhodou tohoto postupu je nutnost použití velmi čisté suroviny, relativně vysoký rozkladný potenciál, a tedy i vyšší nároky na elektrickou energii. Vzniklý vodík a hydroxid je třeba dále čistit od zbytků rtuti. Protože u jedovaté rtuti je velké riziko, že kontaminuje vodu a její výpary znečistí ovzduší je nutné z preventivních důvodů pečlivé měření a kontrola emisí. Množství povolených emisí se rok od roku snižuje a z důvodu toxického charakteru se od této metody čím dál více upouští a je postupně nahrazována třetí metodou.
Tou je nejmodernější metoda zavedená kolem roku 1970, takzvaná „membránová metoda“ jež je modifikací metody diafragmové. Anodový a katodový prostor je oddělen ionexovou membránou, která je ve vodném prostředí schopna disociace, čili umožňuje přestup pouze kationtům H3O+ a Na+. Ekologické membrány z moderních materiálů umožňující selektovat ionty, přičemž výslední roztok hydroxidu je minimálně znečištěn přítomností NaCl. Při této výrobě se také spotřebuje nejméně elektrické energie a páry.
Jsou známy i jiné metody výroby hydroxidu sodného jako třeba Loewigův proces, Gibbsova metoda, výroba pomocí Carmichaelova přístroje, LeSueurův proces probíhající pomocí Lungova přístroje a další. Ve velké průmyslové výrobě však nejsou využívány.
Přestože se vyrábí ze soli a vody není hydroxid sodný úplně přírodní surovina. Z výše popsaných metod výroby je ale jasné, že první dvě nejsou z ekologického hlediska akceptovatelné. Jelikož mi však záleží na tom, abych svá přírodní mýdla vyráběla nejen z přírodních surovin, ale také způsobem k přírodě nejšetrnějším, není mi lhostejný původ hydroxidu, který používám. Bez hydroxidu sodného mýdlo vyrobit nelze, a proto volím ten vyrobený membránovou technologií, přestože je nejdražší. Většina výrobců a dodavatelů byli neochotní, když jsem před několika lety rozeslala poptávky po hydroxidu vyrobeném právě touto metodou. Dlouho mi trvalo, než jsem se dopídila na firmu, která byla ochotná se o této problematice otevřeně bavit. Nakonec si hydroxid sodný nechávám vozit z Francie. Kromě toho, že je vyroben tím k přírodě nejšetrnějším způsobem, je také v kvalitě Ph.Eur, tedy v lékopisné kvalitě, a je tak nejčistší, který mohu získat. Jelikož nebyl vyroben amalgámovou metodou, nejsou v něm, byť stopové, zbytky rtuti. No a tím se dostávám k dalšímu důležitému bodu mého povídání, kterým je způsob dělení hydroxidu sodného dle čistoty.
U nás lze v malém balení hydroxid sodný koupit v každé drogerii, ale třeba v USA už tak snadno sehnatelný není. Prodej je hlídaný z toho důvodu, že slouží jako jedna z mnoha složek k výrobě metamfetaminu, po našem pervitinu. Ve větším množství už koupě tak snadná není ani u nás, většina dodavatelů bude vyžadovat registraci, IČO, případně důvod, proč toho chceme koupit desítky kilo. Při nákupu hydroxidu sodného, stejně jako u všech chemikálií, se u dodavatelů můžeme setkat se zkratkami vyjadřujícími čistotu chemikálie. Dané označení čistoty vychází z ČSN a garantuje takové parametry, které jsou nezbytné v dané oblasti používání. Obsah chemikálie je vyjádřen v % , přičemž zbytek tvoří různé další příměsi a residua která v chemikálii zbydou po výrobě.
PRVNÍ POMOCPři poleptání okamžitě omývejte napadené místo pokožky proudem vlažné vody a následně neutralizujte poleptané místo slabou kyselinou (zředěný ocet nebo kyselina citronová). Při zasažení očí se nesmí nikdy neutralizovat, pouze neustále vymývat vodou. Pokud se jedná o poleptání většího rozsahu, zasažení očí či přetrvávající zdravotní potíže, navštivte ihned lékaře. Při vdechnutí výparů okamžitě odejděte na dobře větrané místo. Potřísněné oblečení okamžitě opatrně sundejte a před opětovným použitím je nutné ho vyprat. Potřísněnou obuv vyhoďte. |
Při práci s hydroxidem je nutné používat nádobí a pomůcky vhodné pro styk s ním (nerez, sklo nebo plast) a po práci vše dobře umýt a stejně tak omýt i pracovní plochu, kde mohla nějaká ta kulička či trocha louhu zůstat. Obaly od hydroxidu sodného musí být likvidovány v souladu s předpisy o nakládání s nebezpečným odpadem. Žádná sranda, tenhle hydroxid, co? Nemusím asi ani zmiňovat, že z důvodu výše popsaného nebezpečí není výroba mýdla úplně nejvhodnější zábava pro děti a při zmýdelňování není žádoucí, aby se aktivně zúčastnily nejen ony, ale ani domácí zvířata. Nakonec ještě připomenu, že komerční výroba a prodej mýdla podléhají hygienickým předpisům, že vyrábět mýdla je možné jen v provozech k tomu určených, a že každé jedno mýdlo musí být zhodnoceno, jako zdravotně nezávadné. Naše zákony nepovolují výrobu podomácku v kuchyni, jak je to obvyklé třeba právě v USA, viz též mé povídání „O tom, co to obnáší vyrábět mýdla oficiálně.“
Pro děti (ale i dospělé) tu mám pohádku. Je to příběh o vlku a ovečkách. O hydroxidu už víme, že je to vlk. A tuky si představte jako ovečky. Jednoho krásného dne se na louce páslo velké stádo oveček. Z lesa se připlížila smečka tuze hladových vlků a hnali se na ovečky. Na velkého berana se vrhli tři vlci najednou, na každou jednu dospělou ovci po jednom vlkovi a malých jehňátek, těch na ukojení hladu jednoho vlka bylo zapotřebí několik. Co se stane, když jsou vlci v přesile? Na pár z nich se nedostane ovcí a oni zůstanou pěkně hladoví, vzteklí a kousaví. Stejně jako když nám v mýdlové směsi zbyde přebytek kousavého hydroxidu, výsledné mýdlo zůstane velmi alkalické a může podráždit, vysušit a v horším případě pokožku až poleptat. Naopak pokud bude vlků málo, všichni už se nají dosyta, a přesto budou zbývat ještě nějaké ovce je stejné, jako když bude v mýdlové směsi louhu nedostačující množství, a naopak přebytek tuků. To pak bude výsledné mýdlo měkké, snadno se rozmáčí, bude náchylné ke žluknutí nebo pokud bude hydroxidu opravdu velmi málo, mýdlová směs vůbec neztuhne. Jako z každé pohádky, i z této si můžeme vzít ponaučení. Vlci a ovce musí být v rovnováze. Stejně tak, jako při výrobě mýdla, je třeba, abychom na dané množství a druh tuků vypočítali optimální množství hydroxidu. I když existují různé online kalkulačky, nejpřesnější a nejjistější je výpočet spotřeby hydroxidu pomocí vzorce a saponifikačních hodnot od výrobců daných tuků. Ve výsledku to pak znamená, že v hotovém mýdle už žádný volný hydroxid není, tedy neměl by být, pokud mydlář postupoval správně, správně vážil a správně počítal. Výjimkou je malý, pouze několikaprocentní přebytek tuku, tzv. přetučnění, které částečně vykrývá chybu ve výpočtu, rozdíl v tabulkové a faktické saponifikační hodnotě tuku (neboť saponifikační číslo se může mírně různit i u jednotlivých šarží tuku). Přebytečný tuk má též funkci pěstící.
Zda mydlář neudělal při výrobě chybu a mýdlo je opravdu bezpečné použít si může zjistit tak, že u výsledného mýdla změří pH. Hodnota pH (z latinského pondus hydrogenia, tj. „potenciál vodíku“) vyjadřuje stupeň kyselosti či zásaditosti. Čím vyšší je hodnota pH, tím větší zásaditost. V dávných dobách, kdy nebyly žádné měřící pomůcky, mydláři během varu a míchání mýdla odebírali mýdlovou hmotu z kotle prstem, rozetřeli jí v dlani druhé ruky a špičkou jazyka otestovali. Pokud směs do špičky jazyka „štípala“, znamenalo to, že proces ještě není u konce a mýdlová směs je stále příliš zásaditá. Po ukončeném zmýdelnění má mýdlová hmota nebo mýdlo chutnat…inu, jako mýdlo, zcela neutrálně. Každopádně nemá štípat! Domácí mydláři, zejména v USA dodnes používají tuto metodu, které se říká tzv. „zap test“. Mnohem spolehlivější a přesnější je měření některou z modernějších pomůcek. pH je možné zjistit acidobazickým indikátorem, známým jako lakmusový papírek, který je ale vzhledem ke své povaze spíše orientační. Mnohem akurátnějším je použití přístroje zvaného potenciometr, jež pracuje na bázi měření elektrického potenciálu mezi měrnou (skleněnou) a referenční elektrodou, přičemž měrná elektroda je ponořena v testované kapalině. Je při tom však třeba počítat s tím, že pH je možné měřit jen v roztoku, nikoliv u pevného produktu, jakým je mýdlo. Pro měření je tedy nejdříve potřeba připravit roztok mýdla v chloridu vápenatém v požadované koncentraci. Potenciometry s diafragmovými elektrodami jsou poměrně drahá zařízení, je třeba je pravidelně kalibrovat a využijí je opravdu jen profesionálové. Mýdlo je technicky neutralizované, a tudíž bychom očekávali, že bude neutrální, ale je třeba brát na vědomí, že v kontaktu s vodou hydrolyzuje a ionty OH-, způsobí zvýšení pH na hodnoty zhruba 9-10. Mýdlo, respektive mýdlový roztok je tudíž slabě zásaditý. Někdy se při výrobě stává, že se nedopatřením v mýdle utvoří prasklinky a jakési jeskyňky, anglicky se jim říká „Lye pockets“. Přestože se mýdlo zdá být v pořádku, tyto kapsičky mohou být naplněny žíravým louhem a takové mýdlo není bezpečné používat. Mýdlo, které vykazuje známky vyšší zásaditosti nelze zachránit a je třeba ho vyhodit.
Pokud koupíte ručně vyrobené mýdlo, suroviny, ze kterých je zhotoveno najdete na obalu uvedené ve tvaru INCI. Co to je INCI a proč to je, o tom už jsem psala v samostatném povídání „O tom, že INCI není sprosté slovo“. Podstatné je, že co se týče hydroxidu, se u mýdla můžete setkat s dvojím druhem značení. Buď jsou ve složení uvedeny názvy použitých tuků a za nimi hydroxid použitý k jejich zmýdelnění, nebo jsou uvedeny už přímo výsledné soli jednotlivých tuků získané jejich zmýdelněním. Pro zákazníky to může být matoucí a často se ptají, zda v mýdle fakt hydroxid je, když je uvedený ve složení! Ale uklidním vás, v obou případech to znamená, že v mýdle žádný hydroxid není fyzicky přítomen, přestože byl ke zmýdelnění použit.
Například navlas stejné mýdlo může mít tedy následující INCI:
Olea Europea Fruit Oil, Cocos Nuncifera Seed Oil, Butyrospermum Parkii Fruit Butter, Sesamum Indicum Seed Oil, Sodium Hydroxide.
a nebo:
Sodium Olivate, Sodium Cocoate, Sodium Sheabutterate, Sodium Sesameseedate.
V mydlářství se čas od času můžeme setkat i s bráškou hydroxidu sodného a tím je hydroxid draselný, pomocí nějž vzniká takzvané draselné mýdlo. Po zmýdelnění hydroxidem draselným není výsledná hmota tak tvrdá jako sodné mýdlo, a tedy se nedá stejně používat. Slouží však k výrobě tekutého mýdla, případně se oba hydroxidy používají v určitých poměrech najednou. V případě, že chceme vyrábět tekuté mýdlo, nefunguje to ale tak, že draselné mýdlo jednoduše rozpustíme ve vodě, ten proces je poněkud složitější. Vytvořit tekuté mýdlo můžeme i jinak, jednodušeji, a to smícháním destilované vody s tenzidem. Tenzidy jsou takzvané povrchově aktivní látky, a to buď ty fujavé jako SLS a SLES, nebo šetrnější (některé schválené i Ecocertem pro použití v přírodní kosmetice), například cukerné tenzidy označované jako glykosidy (Coco glucosid, Decyl glucosid , Lauryl Glucoside a další), neboť jsou získávány z mastných alkoholů odvozených z olejů a glukózy, nebo různé sodné soli konkrétních tuků (poznáte je právě podle předpony Sodium (např. Di/Sodium Cocoyl Glutamate, Sodium Lauryl Glucose Carboxylate, Sodium sunflowerseedamphoacetate a další). Avšak ani v tomto případě se není možné při výrobě obejít bez hydroxidu. Hydroxid je prostě sloučenina, využívaná v chemickém průmyslu při mnoha organických i anorganických syntézách. Výroba mýdel a dalších povrchově aktivních látek a sloučenin sodíku je jen část z jejich velmi širokého použití.
A tím se dostávám právě k použití hydroxidu. Je nenahraditelný v odvětvích jako je výroba barev, skla a keramiky, v papírenském průmyslu a při zpracování celulózy, v potravinářském průmyslu, při úpravách pitné vody na vyvločkování těžkých kovů a úpravu pH, ve farmaceutickém i kosmetickém průmyslu, nebo při neutralizaci kyselin, tedy výrobě solí kyselin. Kalibrovaný roztok hydroxidu sodného se v chemických laboratořích používá jako titrační činidlo. V domácnosti se s ním setkáme při čištění odpadů a potrubí, nebo při odstraňování starých nátěrů. Zmíním krátce i sestřičku sodu, tedy hydrogenuhličitan sodný, který má též široké užití, zejména v potravinářské výrobě, co by kypřící složka do pečiva a jako šumivý prášek do nápojů. V domácnosti se používá k neutralizaci překyseleného žaludku, ke změkčení vody, například při vaření zeleniny, k čištění, k pohlcování pachů, nebo bělení zubů, i když někteří odborníci to nepovažují za vhodné. Je také oblíbený v kosmetické výrobě, využívá se jako součást deodorantů i jako změkčující složka do koupelových solí.
Kromě hydroxidu sodného, který používám zejména při výrobě mýdel a v malém množství k neutralizaci či regulaci pH, se v mých výrobcích setkáte s rozličnými tenzidy v kondicionérech a sodou v koupelových solích.
Na tomto místě bych ráda zmínila že od jara 2018 jsem přešla na přírodní balení mýdel do folie z pravého celofánu. Také při jeho výrobě je hydroxid sodný nezbytnou surovinou. Jeho pomocí se dřevo přeměňuje na celulózu a z té pak dalším zpracováním vzniká celofán. Ten je průhledný, zdravotně nezávadný, biologicky plně degradovatelný a nepropustný pro vodu, vzduch, oleje i bakterie. Ideální materiál pro balení přírodního mýdla. ;)
Balení mýdel, obalům kosmetiky, a tak vůbec vztahu k ekologii se více budu věnovat v povídání „O obalech bez obalu“.
Průběžně pak pracuji na povídání o poslední nezbytné surovině k výrobě mýdla a zároveň jedné z nejcennějších surovin vůbec, přestože se na první pohled jeví jako ta úplně nejobyčejnější a bezcenná...
Komentáře