Limpadores Cáusticos: Aplicações e desafios na formulação

Quando o tema é “Limpeza Pesada”, são poucas as opções com ação rápida e eficiente que temos disponíveis ao desenvolver uma formulação. Dificilmente conseguimos ingredientes tão reativos quanto os álcalis/hidróxidos, como o Hidróxido de Sódio, também conhecido popularmente como Soda Cáustica ou os ácidos fortes, como o Ácido Clorídrico, também conhecido por Muriático.

É certo que esses compostos têm excelente performance na limpeza, no entanto suas naturezas Ácida ou Alcalina os distinguem em relação à sua função no momento da limpeza. Neste texto, vamos nos concentrar em abordar os produtos fortemente alcalinos, chamados também de cáusticos.

Para entender a função de um componente fortemente alcalino ou fortemente ácido, leia o artigo sobre a influência do pH na limpeza, clicando aqui.

Algumas são as ocasiões em que fica difícil escaparmos do uso de causticidade para uma limpeza eficiente, rápida e barata. Mas o que faz com que estes ingredientes, majoritariamente a Soda Cáustica (Hidróxido de Sódio) e em seguida a Potassa (Hidróxido de Potássio), sejam tão eficientes?

Bem, são compostos altamente reativos e eletrolíticos e isso lhes dá as seguintes características e comportamentos no que tange o processo de limpeza:

1. Saponificação (formação de sabões): Assim que entram em contato com a gordura ou algumas proteínas mais ácidas, reagem formando sabão. O sabão por sua vez é solúvel e, portanto, pode ser enxaguado facilmente com a água.
2. Corrosividade: Sua reação com íons metálicos provoca, em alguns casos, um processo de decapagem, ou seja, a remoção de uma película do metal. Isso faz com que tenhamos a impressão que o produto “renovou” a superfície, quando na realidade a corroeu.
3. Degradação de materiais orgânicos/polímeros: Tem a capacidade de reagir com materiais orgânicos degradando-os em partículas menores. Isso torna esses materiais orgânicos muito mais maleáveis e fáceis de serem removidos. Um caso bastante conhecido é o uso da Soda Cáustica como removedor de tinta, por exemplo. Ela reage com a tinta e a degrada. Neste processo é fácil ver a tinta enrugada e mole. Sendo assim, é mais fácil removê-la com uma espátula, sem fazer muita força para tal.
4. Dispersão de sólidos: Sua capacidade de degradação de matéria orgânica associada à força eletrolítica faz com que os sólidos presentes no banho de limpeza, tanto orgânicos quanto minerais, fiquem suspensos por mais tempo facilitando o enxágue. Os materiais orgânicos degradados se tornam partículas muito menores, facilitando sua suspensão, e os minerais ali presentes neste mesmo banho, devido à essa força eletrolítica da Soda Cáustica, por exemplo, interagem entre si em um nível intermolecular, formando uma grande rede de moléculas, umas presas às outras.

Tentando trazer para um campo mais prático, vamos discorrer sobre algumas situações em que a presença desses ingredientes é bem frequente:

Limpeza Automotiva

É bem verdade que opções para uma formulação menos agressiva e mais ambientalmente amigável existam sim. Porém, estas opções ainda apresentam um custo muito elevado em relação às formulações cáusticas e, portanto, acabam sendo aplicadas apenas em alguns nichos desse mercado.

Neste tipo de limpeza o ingrediente mais comum é o Hidróxido de Sódio. Dificilmente encontraremos algum outro composto tão bom para limpeza do chassi, das rodas e do pneu dos caminhões, por exemplo.

Aqui se destaca principalmente sua capacidade de dispersão e corrosividade, que permitem remover com extrema eficiência essa sujidade tão característica da rodagem, que chamamos de Traffic Film. Uma mistura complexa de resíduos contendo asfalto, terra, óleo de motor queimado, misturados a uma outra complexidade de sujeiras carregadas pela chuva, pelo vento e posteriormente ressecada pelo sol.

Esse tipo de sujeira tem uma forte aderência sob a superfície, que sem algum agente químico muito forte, vai demandar um certo nível de esfrega. O caso mais crítico é o pneu. Neste caso nem a esfrega resolve. O que a Soda é capaz de fazer é reagir e “corroer” a borracha, permitindo remover a sujeira que “penetrou” ali e não conseguimos mais remover.

É importante indicar que, apesar de ser muito eficiente, e devido a seu baixo custo, ainda se utiliza muito a Soda Cáustica em locais contra indicados, onde o sistema de limpeza exigiria uma cautela maior, como por exemplo a parte mecânica do automóvel. Nesta área existem muitas peças de alumínio e metálicas que sofrem um forte ataque e corrosão, além de componentes eletrônicos e partes plásticas como tanques, pequenas peças e mangueiras que passam a rachar e quebrar facilmente.

Escolha do tensoativo

Embora a Soda seja o principal ingrediente deste tipo de formulação, ela sozinha não apresenta uma boa performance quando comparada à sua combinação com ingredientes tensoativos adequados. E aí começa um novo desafio.

Não são todos os tensoativos que são estáveis em meio cáustico e nem todos entregaram o melhor potencial de limpeza neste tipo de sistema.

Como geralmente há o desejo por alta espumação, não é raro os formuladores adotarem o Ácido Sulfônico e/ou o Lauril Éter Sulfato de Sódio como os tensoativos deste tipo de formulação. No entanto estes dois produtos apresentam limitações neste tipo de formulação.

O Ácido Sulfônico, acima de pH 12, se torna insolúvel. Estando insolúvel na formulação ele tenderá a precipitar (formar fases) e, além disso, no momento da diluição para posterior utilização, o produto demora a dissolver e boa parte do tensoativo presente não estará de fato atuante, pois para poder fazer o seu papel de tensoativo, precisa estar dissolvido na água. Para poder tornar o Ácido Sulfônico solúvel num meio cáustico, alta concentração de hidrotopo é necessária, agregando um alto custo à formulação.

Já o Lauril Éter Sulfato de Sódio só é solúvel em meio cáustico até certa concentração de Soda. Quanto maior a concentração de Soda, menor será a sua solubilidade e, assim como o Ácido Sulfônico, demandará de algum outro ingrediente com função hidrótopa para estabilizar a formulação e permitir que o Lauril dissolva.

Para saber mais sobre Hidrótopos, leia o artigo sobre este tema.

Por uma questão cultural, é desejável também que o produto apresente viscosidade. E, mais uma vez, não é comum espessantes que apresentem estabilidade frente à Soda Cáustica. Neste caso, a melhor opção para gerar viscosidade neste tipo de produto é conhecer as relações adequadas dos tensoativos corretos.

Foi conhecendo estes desafios e dificuldades que a Macler, através de seu SmartLab, desenvolveu 2 opções de formulação de Desengraxantes Cáusticos Automotivos estáveis, com alta espumação e de alta performance. Para ter acesso e se beneficiar deste conhecimento, basta clicar no banner abaixo:

Cozinha Industrial

Num ambiente como este, as grelhas, chapas e coifas são sempre um desafio. Um alto teor de gordura e alimentos carbonizados são um desafio em tanto. Aqui, mais uma vez o poder de dispersão e corrosividade ataca as partes carbonizadas com muita eficiência. Já as gorduras são atacadas pelo poder de saponificação, ou seja, da reação do ingrediente alcalino com a gordura formando sabão. Uma vez que o sabão é solúvel em água, torna-se possível a eliminação por meio do enxágue.

É interessante ressaltar que, dependendo do tipo de ingrediente alcalino que se esteja utilizando, serão formados sabões mais ou menos fáceis de enxaguar. Neste caso, quanto mais reativo e forte for a característica do álcali, mais duro será o sabão e portanto mais difícil de enxaguar. Isso não quer dizer que o sabão seja menos solúvel, ele apenas se torna mais sólido, e por isso demanda mais tempo para se dissolver. Sendo assim, é possível organizarmos os ingredientes mais comumente utilizados neste tipo de limpeza por ordem de dureza do sabão que será formado e por consequência maior facilidade de ser enxaguado:

Sabendo disso, é interessante utilizar estes ingredientes conjuntamente numa formulação. Isto tornará o produto mais eficiente, pois contará com a alta reatividade da Soda e da Potassa, com sabões mais moles e fáceis de enxaguar frutos da reação com a Potassa e a Monoetanolamina.

É importante dizer que certos equipamentos e superfícies não devem ser limpos com produtos fortemente alcalinos, sobretudo os de alumínio, que é muito agredido pela corrosão deste tipo de composto.

Escolha do tensoativo

Aqui, mais uma vez, estes componentes alcalinos sozinhos não apresentam uma boa performance. Um tensoativo é fundamental para que eles consigam penetrar mais profundamente nas sujidades e nos poros das superfícies para que a formulação seja realmente efetiva. Os desafios para os formuladores são muito semelhantes aos mencionados acima quanto a um desengraxante automotivo. O cuidado com a escolha do tensoativo e a rara disponibilidade de ingredientes espessantes que apresentem compatibilidade com a Soda se tornam grandes obstáculos durante a tarefa de desenvolver um desengordurante e desincrustante alcalino para uso em cozinha industrial.

No entanto, após anos de pesquisa e desenvolvimento deste tipo de produto e aplicação, o SmartLab da Macler sugere algumas formulações largamente testadas, estáveis e de alta performance. Para quem busca por este tipo de solução, o acesso a este material é um grande atalho no percurso profissional de um formulador. São anos de experiência e trabalho condensados em um único lugar. Para ter acesso, basta clicar no banner abaixo:

Limpeza CIP

A limpeza CIP (Clean in Place) é um processo automatizado de higienização utilizado em indústrias, especialmente na produção de alimentos e bebidas, para limpar equipamentos e tubulações sem a necessidade de desmontagem. O processo envolve a circulação de soluções de limpeza (detergentes e desinfetantes) e água em temperaturas e fluxos controlados para remover resíduos e contaminantes.

Os passos empregados neste tipo de limpeza costumam ser os seguintes:

Vamos aqui nos ater ao momento da limpeza alcalina. O objetivo desta etapa é “arrancar” principalmente as sujidades gordurosas e proteicas que vão ficando aderidas nas paredes das tubulações com o passar do tempo.

Este tipo de limpeza é um ótimo caso para entender na prática o Círculo de Sinner. Pois, como não se pode esfregar, a ação química, concentração, temperatura e tempo de contato são os fatores chave para o sucesso deste tipo de processo. Para entender melhor o Círculo de Sinner, leia o artigo clicando aqui.

Cada tipo de indústria tem uma certa especificidade de sujeira. Na indústria leiteira, por exemplo, as tubulações ficam com muita gordura, proteína e cálcio que dificultam ainda mais. No entanto, justamente por ser o ingrediente alcalino mais reativo, a Soda Cáustica é o ingrediente mais utilizado em todas elas. A sua reatividade, neste tipo de processo, é ainda mais forte pois geralmente trabalham com soluções aquecidas, podendo chegar até 90°C durante o processo de limpeza. Não raro, principalmente pela presença de íon Cálcio, se utiliza EDTA Tetrassódico ou algum sequestrante em conjunto com a Soda Cáustica para uma maior performance.

Escolha do tensoativo

No caso da limpeza CIP, alguns tensoativos podem ser aplicados para aumento de performance de limpeza. Porém é importante que sejam produtos com baixa espumação, pois a formação de espuma pode prejudicar os equipamentos utilizados neste processo, especialmente as bombas.

Embora a Soda isoladamente não provoque a formação de espuma, vimos acima que ela reage com as gorduras formando sabões. Logo, durante a limpeza CIP, há formação de sabão apresentando um grande potencial para formação de espuma no processo.

Portanto, além da escolha por um tensoativo de baixa espuma, se fará necessário o uso de um antiespumante, que deve ser adicionado como um aditivo na solução de limpeza no momento que for iniciado o processo, junto com a Soda, já que os antiespumantes não tem boa compatibilidade com a Soda em alta concentração.

Ainda, sobre o uso de tensoativos nesta aplicação, eles não tem tanta função de limpeza efetivamente como nas aplicações anteriores. A principal função aqui é reduzir a tensão superficial da solução de limpeza para que ela consiga penetrar mais profundamente na sujeira e nas possíveis fissuras e ranhuras das paredes das tubulações e equipamentos, sobretudo em locais onde existem registros, conexões e soldas.

Entre algumas opções de tensoativos a Macler destaca duas opções de seu portfólio que são comumente aplicadas para estes casos: o Isogen SE 32, produto de fabricação própria e o Berol LFG 61, fabricado pela Nouryon, multinacional holandesa distribuída pela Macler no território brasileiro.

É muito difícil abarcar em um único texto todas as situações relativas às formulações cáusticas. É por isso que a Macler conta com um time de profissionais em seu SmartLab, pronto para atendê-lo em caso de dúvidas e necessidades de desenvolvimento específicas. Entre em contato para saber mais.