Tenminste, als het aan Franse scheikundigen ligt. Zij ontwikkelden daartoe een bijzonder schuim.

De Franse scheikundige Anne-Laure Fameau en haar collega’s hebben een nieuw soort schuim voor milieuvriendelijke shampoos en schoonmaakmiddelen ontwikkeld dat niet zomaar uitzakt. De schuimmoleculen vormen een structuur waardoor u belletjes wel zes maanden kunt bewaren. Maar u kunt het schuim ook makkelijk wegspoelen met heet water.

Allemaal schuim
Waarschijnlijk denkt u bij schuim al snel aan schuim in bad of bij de afwas. Dat soort schuim kan makkelijk vuil en vet weghalen van uw huid of van vieze borden. Maar schuim wordt voor veel meer dingen gebruikt. Zo is er scheerschuim, dat maakt haartjes zacht; of het schuim waar brandweermannen soms mee blussen. Een heel ander voorbeeld is slagroom, een schuim gemaakt van lucht en melkroom.

Een schuimbelletje bestaat uit een dun laagje water, met daarin oppervlakte-actieve moleculen, met een hydrofiel deel (rood) en een hydrofoob stuk (blauw). © Stephen Lower.

Belletjes
Al die verschillende soorten schuim zijn gemaakt van belletjes. Die belletjes blijven niet uit zichzelf heel. Als u heel hard met een flesje water schudt, ziet u wel wat luchtbelletjes, maar die verdwijnen weer net zo snel. Doet u bij het water een beetje zeep of afwasmiddel, dan blijven bellen wel bestaan. Dat komt door de oppervlakte-actieve stoffen, die in zeep en afwasmiddel zitten. Oppervlakte-actieve stoffen zijn langgerekte moleculen waarvan het ene uiteinde water aantrekt (hydrofiel). De andere kant stoot juist water af (hydrofoob) en duikt liever ergens anders in zoals lucht of vuil.

Staart in de lucht
Deze oppervlakte-actieve stoffen zitten als volgt in een schuimbelletje: In een dun laagje water zitten de moleculen met hun hydrofiele kop in het water. De hydrofobe staarten steken de lucht in, sommigen aan de binnenkant van de belletjes, anderen erbuiten. De oppervlakte-actieve moleculen houden het water als het ware vast in de vorm van de bel. De oppervlakte-actieve moleculen kunnen hun staart ook in vuiltjes en vetvlekken stoppen. Op die manier wordt vuil ingepakt in een klein bolletje, een micel. Ingepakte troep kan niet meer aan bijvoorbeeld een T-shirt blijven plakken, maar het zal oplossen in het water. Daardoor wordt een T-shirt schoon. Oppervlakte-actieve stoffen zijn daarom erg belangrijk in wasmiddelen.

Een oppervlakte-actief molecuul. De hydrofiele kop (die in het water gaat zitten) is rood gekleurd en de hydrofobe staart (die in lucht of vuil gaat zitten) is blauw. Afbeelding: Gerret Sanders.

Slecht voor het milieu
Aan was- en schoonmaakmiddelen worden meestal nog allerlei andere stoffen toegevoegd, bijvoorbeeld om te zorgen dat het schuim niet snel inzakt. Die stoffen zijn vaak niet zo goed voor het milieu. Maar misschien hebben de Franse onderzoekster Anne-Laure Fameau en haar team nu een oplossing gevonden voor dat probleem.

Oplossen
Zij hebben onderzoek gedaan naar de oppervlakte-actieve stof 12-HSA (12-hydroxystearinezuur). 12-HSA wordt gemaakt van wonderolie, een natuurproduct dat biologisch afbreekbaar is, en dus geen gevaar voor het milieu oplevert. 12-HSA was tot nu toe niet geschikt voor schoonmaakmiddelen, omdat het niet oplost in water. Fameau is erachter gekomen dat de stof wel oplost als ze het samen met bepaalde stoffen (bijvoorbeeld ethanolamine of hexanolamine) in het water doet. Dan vormen 12-HSA-moleculen in het water samen piepkleine buisjes, van een honderdste millimeter lang. Dat is tien keer zo kort als de dikte van een haar. De buisjes lossen niet alleen goed op, ze maken het laagje water van schuimbelletjes ook extra stevig, waardoor de belletjes bijna niet kunnen klappen of inzakken. Daardoor kan 12-HSA schuim zes maanden lang blijven staan en zakt het niet in.

Links: een 12-HSA-buisje. Elke rode ‘schil’ bestaat eigenlijk uit twee lagen 12-HSA moleculen. De hydrofobe staarten zitten binnenin elke schil, terwijl de hydrofiele koppen aan de onderkant en bovenkant van een schil zitten. Tussen de schillen in zit water (blauw). Rechts: Een microscoopfoto van een oplossing van de buisjes in water. Het hele plaatje is ongeveer zo groot als de dikte van een haar. Beide afbeeldingen: © AL.Fameau/INRA-CEA-CNRS

Temperatuur
De onderzoekers hebben ook ontdekt dat het schuim snel verdwijnt zodra het boven een bepaalde temperatuur komt. Toen zij het sop weer afkoelden en lucht toevoegden, konden ze wel weer nieuw schuim maken. Die overgangstemperatuur hangt af van de stof waarmee 12-HSA is opgelost. De temperatuur waarbij het schuim verdwijnt is bijvoorbeeld 60°C bij hexanolamine. Het blijkt dat boven die temperatuur de kleine buisjes verdwijnen en het 12-HSA micellen vormt. De stevigheid waar de buisjes voor zorgden is weg, en het schuim zakt in. De micellen vloeien weer samen tot buisjes als de temperatuur onder de 60°C zakt.

De bijzondere eigenschappen van dit schuim zorgen ervoor, dat het heel goed werkt in schoonmaakmiddel of shampoo. 12-HSA vormt namelijk heel makkelijk schuim, en als oppervlakte-actieve stof kan het ook goed vuil oplossen. Daarnaast kunnen fabrikanten door de overgangstemperatuur slim te kiezen was- of schoonmaakmiddelen maken, waarvan het schuim na gebruik zonder moeite kan worden weggespoeld met heet water. Tot slot de belangrijkste troef: 12-hydroxystearinezuur is een biologisch afbreekbaar product. Dat maakt het een goede kandidaat voor milieuvriendelijke wasmiddelen.

Dit artikel is geschreven door Gerret Sanders, student Science Education and Communication aan de Universiteit van Utrecht. Hij schreef deze gastbijdrage in het kader van het vak Public Science Communication with Multi-Media.