تطوير تكنولوجيا ومنتجات المواد الخافضة للتوتر السطحي الخضراء

شهدت تقنيات ومنتجات المواد الخافضة للتوتر السطحي الصديقة للبيئة تطوراً سريعاً، حتى أن بعضها حقق معايير رائدة عالمياً. وقد أصبح إنتاج مواد خافضة للتوتر السطحي جديدة صديقة للبيئة باستخدام موارد متجددة كالزيوت والنشويات محوراً رئيسياً في جهود البحث والتطوير والتصنيع الحديثة. ويلبي تنويع أنواع المواد الخافضة للتوتر السطحي ومشتقاتها متطلبات مختلف الصناعات.

رغم التطور السريع الذي شهده تطوير أنواع المواد الفعالة سطحياً ذات الوظائف المحدودة على نطاق صغير، لا تزال هناك فجوة كبيرة في كل من التنوع والكمية مقارنةً بالدول المتقدمة. ويُعدّ التوظيف الوظيفي اتجاهاً رئيسياً آخر لتطوير المواد الفعالة سطحياً، مدعوماً بتوجيهات السياسات الوطنية ومعترفاً به على نطاق واسع في هذا المجال. وقد بذلت مؤسسات البحث والجامعات والشركات المحلية جهوداً كبيرة في هذا المجال، محققةً نتائج واعدة.

في المحاليل المائية، لا تعمل المواد الخافضة للتوتر السطحي على تغيير نشاط المحلول فحسب (أي تقليل التوتر السطحي) ولكنها تؤثر أيضًا بشكل كبير على الخصائص المتعلقة بالغسيل مثل الاختراق والامتصاص والترطيب والتشتت والاستحلاب والذوبان والرغوة - خاصة بالقرب من تركيز المذيلات الحرج (CMC).

لا تُعدّ المواد الفعالة بالسطح المستخدمة في المنظفات الاصطناعية مركبات نقية أحادية، بل غالبًا ما تحتوي على كميات متفاوتة من نظائرها المتجاورة. علاوة على ذلك، لا تُمثّل هذه المواد عادةً سوى أقل من ثلث الوزن الإجمالي للمنظف، بينما يتكوّن الباقي من إضافات وعوامل مساعدة مختلفة تؤدي وظائف متباينة. لذا، فإن عملية غسل المنظفات الاصطناعية متعددة المكونات تنطوي على آلية معقدة ومتضافرة.

المكون الأساسي للمنظفات الاصطناعية هو جزيئات أمفيباثية، تحتوي على مجموعات كارهة للماء (محبة للزيت) ومجموعات محبة للماء (محبة للماء). تمتص هذه الجزيئات على الأسطح البينية، مكونة طبقات أحادية تقلل من التوتر السطحي - وهي خاصية تُعرف بالنشاط السطحي (أو البيني). تُسمى المواد التي تُظهر هذه الخاصية عوامل فعالة سطحياً (مواد خافضة للتوتر السطحي).

عند غسل الأقمشة الملطخة بالزيت بالماء فقط، يصعب إزالة البقعة بسبب عدم امتزاج الزيت بالماء. يؤدي إضافة الصابون أو المنظفات الصناعية إلى تغيير التوتر السطحي بين الزيت والماء والقماش والهواء، مما يحفز عمليات مثل الاختراق والامتصاص والترطيب والتشتت والاستحلاب والذوبان وتكوين الرغوة. وبالجمع بين ذلك والحركة الميكانيكية (الفرك أو التحريك الآلي)، يصبح من الممكن إزالة بقع الزيت بكفاءة.