اثرات زيست‌محيطي شوينده‌ها و راهكارهاي مقابله با آنها

پاکسان به سلامت خانواده می اندیشد.

اثرات زيست‌محيطي شوينده‌ها و راهكارهاي مقابله با آنها
دانلود مقاله

سالهاي زيادي است كه صنايع صابون و دترجنت به دليل ايجاد آلودگي‌هايي در آب مانند آلودگي كف و مغذي شدن توجه مسئولان محيط ‌زيست را  به خود جلب نموده است. دترجنتها پس از مصرف به همراه پساب به درياچه‌ها يا رودخانه‌ها ريخته مي‌شوند و بر روي محيط‌زيست تأثير مخرب مي‌گذارند. آلودگي محيط زيست ناشي از مصرف دترجنتها بيشتر از نظر دو عامل قابل بررسي است.

1- اثر مواد مؤثر موجود در دترجنت.

2- اثر مواد پر كننده موجود در دترجنت.

آثار سوء حياتي شوينده‌ها بر محيط زيست عبارتند از:

1- تجمع كف بر روي آبهاي سطحي و جلوگيري از عمل اكسيژن‌گيري آب

2- توليد بو و طعم نامطبوع در آب

3- اثرات سمي بر موجودات زنده مانند انسان، موجودات آبي و گياهان

4- تخريب و انهدام اكوسيستم

5- حذف و كاهش مواد معلق آب در حضور شوينده‌ها به صورت دلخواه مقدور نيست.

6- به خودگيري ميكروبها بيماري‌زا و مساعد نمودن شرايط محيطي در جهت شيوع بيماريها

7- اشكال در امر انعقاد و ته‌نشيني و صاف كردن آب

8- وقوع پديده EUTROFICATION به لحاظ مصرف فسفاتها

9- تجزيه‌ناپذيري گروه سخت دترجنتها

10- ايجاد واكنش فيزيولوژيكي در مصرف كننده آب آلوده ]9 و 4 [.

به بررسي برخي از مهمترين آثار سوء شوينده‌ها و راهكارهاي مقابله با آنها پرداخته مي‌شود.

همچنان كه پاك كننده بيشتري به وسيله پساب به آبهاي طبيعي اضافه مي‌شود، كف بيشتري ايجاد مي‌كند كه تأثير به‌سزايي در محيط زيست دارد. عامل ايجاد كف، سورفاكتانت پاك كننده‌ها  مي باشد.

وجود كف در حوضهاي هوادهي در تصفيه‌خانه‌هاي فاضلاب ميزان انتقال اكسيژن به فاضلاب را به شدت تقليل مي‌دهد به طوري كه گاهي تقليل راندمان تصفيه در اثر كف دترجنتها به 80 درصد مي‌رسد. در حوضهاي ته‌نشيني اوليه وجود ماده مؤثر دترجنت مانع ته‌نشيني كامل مواد معلق مي‌شود و چربي موجود در فاضلاب در اثر كف زياد به ساير قسمتهاي تصفيه خانه نيز راه مي‌يابد ]9[.

ماهيان و آبزيان نيز از آثار سوء شوينده‌ها بي‌بهره نيستند زيرا شوينده‌ها باعث كاهش ميزان اكسيژن گيري آب مي‌شوند. شوينده‌ها قادرند حالت و كيفيت پروتئين را تغيير دهند و متابولسيم باكتري‌ها را مختل سازند و موجب كندي اعمال حياتي آنها گردند، اين امر ناشي از اثر شوينده‌ها در كاهش كشش سطحي آب مي‌باشد ]4[.

غشاء ميكروارگانسيم‌ها در اثر شوينده‌ها پاره شده و موجب از بين رفتن آنزيم‌ها مي شود. اين موارد در مورد مصرف دترجنتهايي است كه ماده مؤثر آن تجزيه شونده نيست. اما مواد مؤثر تجزيه شونده در روشهاي تصفيه و ديگر موارد ياد شده اشكالات مهمي به وجود نمي‌آورد ]4 و 3[.

به عنوان طرحي در جهت جلوگيري از پديده كف كردن، الكيل بنزن سولفونات‌هاي خطي LAS در جهان مورد استفاده قرار گرفتند كه جايگزين گروه آلكيلي شاخه‌دار ABS به منظور سهولت تجزيه شدند ]4 و 1[. عموماً LAS در مقايسه با ABS سريعتر و شديد‌تر تجزيه مي شود. البته سرعت تجزيه LAS با موقعيت گروه فنيلي تحت تأثير قرار مي‌گيرد.

از طرفي توليد كنندگان تمام تلاش خود را صرف توسعه مواد خام دترجنت با قابليت تجزيه بيشتر كردند. يكي از اين مواد آلفااولفين سولفونات‌ بدون گروه فنيل (AOS) هستند. AOS به دليل كارآيي خوب شستشو، مانند پاك‌كنندگي، قدرت كف كنندگي و خواص آبكشي آن، يكي از بهترين سورفاكتانت‌ها مي‌باشد. پاك‌كنندگي AOS نسبت به LAS، در آبهاي سخت، كمتر كاهش پيدا مي‌كند. طبق آزمايش‌هاي انجام شده بر روي حيوانات، ايمني AOS اثبات شده است و هيچ مورد غيرعادي در آزمايش مسموميت مزمن و حاد مشاهده نشده است.

با توجه به بحران نفت در سال 1973 ميلادي تمايلات شديدي براي معرفي سورفاكتانتهايي كه از مواد خام طبيعي حاصل شوند پديدار شد. يكي از اين مواد آلفاسولفوفتي ‌اسيدمتيل‌استر 
(a-SFme) بود بعدها اين ماده نظر سازندگان دترجنت را به دليل درجه تجزيه‌پذيري زياد و قابليت پايداري در مقابل كلسيم، به عنوان سورفاكتانت آنيوني در دترجنت‌هاي بدون فسفات جلب كرد.
 a-SFMe را مي‌توان از روغن موجود در خرما يا نارگيل به دست آورد. a-SFMe ساخته شده از روغن نخل، مواد فعال در سطح آنيوني داراي طول زنجير الكيل C18, C16, C14 هستند. از ديدگاه قدرت پاك كنندگي، a-SFMe با توجه به طول زنجير كربني به طريق زيرطبقه‌بندي مي‌شود:

C16a- SFMe>C18a-SFMe>C14a-SFMe

نتيجه قابل ذكر اين است كه C16a- SFMe و C18a-SFMe به طور نسبي قدرت پاك كنندگي بالاتر از مواد فعال سطحي موجود مثل LAS و يا AS را نشان مي‌دهد. قدرت پاك‌كنندگي تقريبي a-SFMe به صورت زير مي‌باشد:

C16a- SFMe, C18a-SFMe>LAS(C12)>AS(C12), C14a-SFMe

با وجود اين، a-SFMe هنوز موقعيت سورفاكتانتهاي صنعتي LAS و AS را به دست نياورده است. دليل اصلي اين امر عدم شناخت كافي تكنولوژي سولفوناسيون a-SFMe با كيفيت بالاست ]1[.

نگراني كنوني محيط زيست بيشتر در مورد سازنده‌هاست. اين مواد مشكل تجزيه زيست محيطي را ندارند بلكه فرآورده‌هاي هيدروليز سازنده‌ها (ارتوفسفات‌ها) مسلماً داراي فسفر مي باشد كه باعث اشكال در فرآيند تغذيه طبيعي مي‌شود ]4[. آبي كه در آن مواد مغذي مانند نيترات و فسفات در اثر تخليه فاضلاب زياد باشد محيط خوبي براي رشد بيش از اندازه آلگها خواهد بود. اين آلگها در اثر پديده فتوسنتز با مصرف مواد غذايي موجود در آب باعث زياد شدن اكسيژن در محيط مي شوند. چون عمر اين آلگها كوتاه است و از بين رفتن بيولوژيكي آنها مستلزم صرف مقدار زيادي اكسيژن         مي باشد، لذا بيلان اكسيژن محيط به هم مي‌خورد و با كاهش اين ماده حياتي، فعل و انفعالات بي‌هوازي پيشرفت مي‌كند در نتيجه به مرور لجن كف جريانها افزايش يافته و از عمق مفيد كانالها كاسته شده و انواع گياهان در اين منطقه رشد مي‌كنند و تمام منطقه به مرداب تبديل مي‌شود اين پديده EUTROPHICATION ناميده مي شود. از سالهاي 1968 و 1969 ميلادي سر و صداي آلودگي آب در اثر اين پديده در آمريكا بپا خواست و دترجنتهاي حاوي فسفات به اين جرم محكوم شدند ]3[.

بنابراين يكي از مهمترين علت‌هاي مغذي شدن آب، فسفر ناشي از مصرف دترجنتهاي سنتزي خانگي است. براي حل اين مسئله و رفع اين آلودگي سعي شد كه به طور تدريجي فسفات‌هاي موجود در دترجنتها را كاهش دهند و مادة ديگري را جايگزين كنند. در يك مطالعه و تحقيق مشترك كه توسط تهيه‌كنندگان زئوليت صورت گرفت، ويژگيهاي زئوليت مناسب براي‌جايگزين‌شدن و توسعه و ترويج مصرف زئوليت در دترجنتها مطرح شد ]1[.

زئوليتها، تركيبات طبيعي يا مصنوعي‌آلومينيم سيليكاتها مي باشند. ساختمان مولكولي زئوليت يك چهار وجهي با چهار اتم اكسيژن در حول يك اتم سيليس (SiO4) مي‌باشد و رئوس اين چهاروجهي‌ها با اشتراك گذاشتن اتم اكسيژن بهم متصل مي‌شوند تا واحدهاي ساختماني كوچك ثانويه را شكل دهند كه خود با اتصال به همديگر دامنه وسيعي از چند وجهي‌ها را تشكيل مي دهند. پس از شناسايي خواص فيزيكوشيميايي منحصر به فرد زئوليت توجه بسياري از محققين علوم مختلف به اين رشته جلب گرديد و طي 30 سال گذشته توسعه فوق‌العاده‌اي در زمينه علوم مختلف پديد آمد. ساختمان و تركيب شيميايي زئوليتهاي طبيعي و فرمهاي اصلاح شده گونه‌هاي مختلف، آنها را منابع بالقوه مهمي در زمينه‌هاي كاربردي و تحقيقاتي مختلفي از جمله تبادل يون، جذب و واجذب گازها و نيز استفاده به عنوان كاتاليست نموده است ]6[.

انتخاب زئوليت به عنوان جايگزين فسفاتها به دو خاصيت اساسي متكي مي باشد اول ظرفيت تعويض يوني بالا حتي در آب سرد و دوم سرعت جايگزيني بالا كه بتواند يونهايي مانند كلسيم را 
به سرعت اسير كند. در ميان زئوليتهاي سنتز شده انواع A و P و X مشخص شده است كه زئوليت A به فرم سديم (NaA) نسبت به كاتيون كلسيم گزينش پذيري بسيار خوبي دارد ولي نسبت به منيزيم چندان مؤثر نيست در حاليكه زئوليت X تبادل با يون منيزيم را به سرعت و به خوبي انجام مي دهد. بنابراين استفاده از مخلوط اين دو زئوليت بسيار مؤثر خواهد بود ]10[.

 

استفاده از دترجنتهاي كنسانتره، راهكاري نوين

در اثر فشارهاي محيط زيستي در سراسر دنيا از سال 1987 ميلادي انواع جديدي از دترجنتهاي كنسانتره به بازار جهان وارد شد. دترجنتهاي كنسانتره هم در حجم و هم در وزن متراكم شده اند و وزني 5/2 به 4 و حجمي معادل 1 به 4 در مقايسه با انواع موجود دارند. استفاده از پودرهاي كنسانتره دو مزيت دارد يكي صرفه جويي در انرژي و منابع است و ديگري صرفه جويي در فضاي انبارخانه‌ها، حمل و نقل و فضاي لازم در خرده‌فروشي‌ها مي‌باشد ]1[. همراه با ورود دترجنتهاي پودري كنسانتره به بازار، مواد افزودني جديد نظير سلولز قليايي و ليپازها قليايي، فعال كننده براي پراكسيد نيز در اين زمينه معرفي شدند ]1[.

 


پيشنهادها

1- براي چاره جوئي رفع آلودگي پركننده‌هاي دترجنت دو راه حل پيشنهاد مي‌شود:

الف- محدود كردن مصرف فسفاتها در ساخت دترجنتها و تغيير فرمولاسيون شوينده

ب- حذف كامل فسفاتها و جانشين ساختن ماده ديگري مانند زئوليت

2- استفاده از مواد طبيعي در شوينده‌ها و افزايش سورفاكتانتهاي به دست آمده از مواد طبيعي

3- افزايش كاربرد آنزيم‌ها

4- افزايش توليد پودرهاي شوينده كنسانتره

 

نتيجه‌گيري

براي مدتي طولاني كشورهاي جهان مشغول بهره‌برداري و استفاده از منابع طبيعت مي‌باشند و اين وابستگي به محيط‌زيست بي‌شك در آينده نيز ادامه خواهد داشت. بنابراين بايد راه و روش بهره‌برداري و محافظت از منابع طبيعي را ياد بگيريم. مواد اوليه دترجنت‌ها به تدريج بايستي از ذخاير پتروشيميايي به انواع طبيعي قابل توليد و مواد روغني شيميايي تغيير يابد. از ميان منابع مختلف طبيعي، روغن نارگيل و روغن خرما، مهمترين روغن‌ها و چربي ها در آينده خواهند شد. سورفاكتانت a-SFMe با ارزش بيولوژيكي كه در روغن خام وجود دارند، مي توانند به طور اقتصادي جداسازي شده و مورد استفاده قرار گيرد. در آينده سورفاكتانت‌هاي پتروشيميايي و سورفاكتانتهاي روغني طبيعي از نقطه نظر قيمت، پاك‌كنندگي و مزاياي اقتصادي با هم رقابت خواهند داشت ]4[.

فسفاتها را عامل پديدة مغذي شدن و ايجاد مشكلات زيست‌محيطي در رودخانه‌ها و درياچه‌ها مي‌دانند، بنابراين از اوائل دهه 1970 ميلادي به تدريج موادي جهت جايگزيني فسفات معرفي شده‌اند كه هر يك نواقصي داشتند و موجب آلودگي محيط و حتي مسموميت شده‌اند ]9[. اما زئوليتها تنها موادي هستند كه صرف نظر از نامحلول بودن آنها كه مقدار مواد معلق در آب را افزايش مي دهد  آلودگي محيط زيستي ندارند] 9[. اما زئوليتها توانايي حذف يونهاي كلسيم از محلول آب شستشو را دارند و به دليل سطح جذب زياد، ذرات پخش شده را به دام مي‌اندازد و مانع نشست مجدد آنها روي پارچه مي شوند ]7[.

مقايسه‌اي ميان دترجنتهاي كنسانتره و انواع معمولي در جهان نشان مي‌دهد كه استفاده از دترجنتهاي كنسانتره به دليل صرفه‌جويي در انرژي و منابع و فضا مقرون به صرفه‌تر مي‌باشد.

 

منابع

1- ايراني، نادر- يارندي، امير‌عباس (1372) - مواد اوليه محصولات پاك كننده و مسائل محيط زيست آنها در ژاپن- انتشارات شركت تحقيقات و توسعه صنايع شوينده و بهداشتي.

2- تاريخچه شوينده‌ها (1368)- انتشارات كيميا.

3- حسينيان، مرتضي (1364)- دترجنتها و آلودگي آب- ناشر شركت مهندسي مشاور مهاب‌ قدس.

4- دبيري، مينو (1375)- آلودگي محيط زيست هوا، آب، خاك، صوت - انتشارات اتحاد.

5- عراقي، عذرا (1372)- پروژه تحقيقات صنايع شوينده (بررسي وضعيت شوينده‌ها)- انتشارات شركت تحقيقات و توسعه صنايع شوينده و بهداشتي.

6- کاظميان، حسين (1378)- حذف كاتيونهاي فلزات سنگين از فاضلابهاي صنعتي و معدني به كمك مبادله‌كننده‌هاي زئوليتي- سازمان انرژي اتمي ايران.

7- فصلنامه شيمي (1374)- صابونها و شوينده‌ها.

8- محمودي‌ امين، زهرا (1376)- مقايسه فرمول و تكنولوژي ساخت محصول در ايران و كشورهاي پيشرفته انتشارات شركت تحقيقات و توسعه صنايع شوينده و بهداشتي.

9- نوري، جعفر- شهرياري ‌افشار، عباس- بررسي نقش دترجنتهاي آنيوني در آلودگي محيط‌زيست- دانشگاه آزاد اسلامي.

10-   Sherman, J. D. et. al. Soap, Cosmet. Chem.Spec., December, 33 (1978); u. s. patent, 4, 094, 778 (1978).