¡Lavadoras automáticas!

Cuando niño, pasaban en la televisión un comercial extraordinario. Extraordinario por lo bobo, por lo simple y... ¡por lo efectivo! Un señor gordo, cuarentón, con una playera de cuello redondo y una gorra como ésas que se les ponen a los muñecos de nieve (casi toda enrollada a la altura de la frente y rematando con una ridícula bola de estambre), narizón, medio pelón pero sim-pa-ti-quí-si-mo —interpretado por el gran actor de teatro Luis Gimeno—, cargando tan sólo una cubeta y una bolsa de detergente para ropa, pasaba por todas las casas del vecindario gritando: ¡lavadoras automáticas! ¡lavadoras automáticas! Inmediatamente salían 3 o 4 amas de casa para conocer tan insólita oferta. Don Luis Gimeno (su personaje, más bien), subía a la azotea correspondiente acompañado de las escépticas amas de casa. Luego, delante de ellas, llevaba a cabo una impresionante comprobación científica del increíble poder limpiador de su detergente: tomaba dos prendas, ya de por sí sucias, y todavía les derramaba encima alguna mezcla "supermanchadora" (catsup, mostaza, mole y grasa de auto, por ejemplo). Luego, metía una dentro de una verdadera lavadora con un detergente de otra marca mientras que la otra prenda simplemente la depositaba dentro de su cubeta la cual contenía sólo agua y un poco de su maravilloso detergente. Tiempo después (tan sólo unos segundos en el comercial) sacaba ambas prendas y las mostraba a sus sorprendidísimas clientas. Aquella, la de la lavadora, aunque más limpia, todavía mostraba algunos vestigios de mugre. Pero, ésta, la de la cubeta y el maravilloso detergente, no mostraba nada excepto blancura. Impoluta, impecable, únicamente remojada en el detergente, había quedado finalmente más blanca que la nieve.

El lavado de la ropa, aunque basado en los mismos factores (agua, jabón, frotamiento, etcétera) ha ido mejorando con el tiempo. La variedad de sustancias limpiadoras (jabones y detergentes) que hay hoy en día en el mercado es realmente increíble. Hay de todo tipo de detergentes y para todo tipo de ropa. Y ¿qué decir de la técnica misma del lavado? En las lavadoras más modernas, el lavado se realiza en seis, siete ciclos. Con agua caliente, luego fría, otra vez caliente, medio tibiecita, un poquito más fría y así por el estilo. Ciclos de tres minutos, de cinco y algunos más de cuatro. Lo que sea.

Es un hecho que hoy la ropa se lava mucho mejor que en la época de la China Imperial o en la de los faraones egipcios. Sin embargo, los fabricantes de detergentes y de lavadoras nunca han podido explicar cómo sus productos lavan tan bien y tan rápido. ¡Quién sabe cómo funcionan... pero funcionan!

Aunque el experimento de Don Luis Gimeno, en el comercial, era indudablemente espectacular estaba muy pero muy lejos de lo que es realmente un experimento científico. Investigar científicamente cómo se limpia la ropa no es tan fácil como tomar el sol en Acapulco ni tampoco bastan una cubeta y una gran elocuencia. Aunque lo hayamos visto y lo hayamos hecho muchas veces, el proceso es en realidad muy complicado.

Hay, por lo menos, cuatro factores a considerar:

La temperatura no es más que un indicador de la energía cinética promedio de las partículas (átomos, moléculas o iones) de las sustancias. Es decir, si la temperatura de cierta sustancia es demasiado alta, quiere decir que sus partículas se mueven muy rápidamente. Así, en el proceso de lavado, al aumentar la temperatura se acelera el movimiento tanto de las moléculas de agua como de las del detergente, dando como resultado una mayor y mejor disolución de las manchas de mugre.

Del mismo modo, entre mayor sea la duración del lavado, los fenómenos fisicoquímicos tendrán más tiempo para producirse y, por lo tanto, la ropa se lavará mejor. En otras palabras, si se quiere reducir la energía utilizada para el lavado sin afectar su calidad, tenemos que voltear hacia los otros dos factores: la acción del detergente y la frotación de la ropa.

Moléculas versátiles

¿Podría un comercial acerca de detergentes para ropa ser diferente? ¿podría faltar la comparación entre dos marcas de detergentes? ¿podría faltar la catsup? ¿o el mole, aquí en México? ¿podrían las amas de casa ser, además de hermosas treintañeras, un poco (aunque sea un poco) inteligentes? ¿podría no haber ropa de algún niño de 8 o 10 años después del partido de futbol o de beisbol? No, no hay modo de cambiar el guión de un comercial sobre detergentes para ropa o máquinas de lavar. Los comerciales de detergentes para ropa (así como las telenovelas) son un ya género propiamente dicho. Literalmente, aquí y en China, este tipo de comerciales han sido, son y serán siempre iguales.

Los detergentes y jabones tienen una estructura molecular muy singular. Son moléculas polares y no-polares al mismo tiempo. O, mejor dicho, una parte de ellas es polar mientras que la otra parte es no polar. Lo de polar se refiere, efectivamente, a que en alguna parte de la molécula existen polos eléctricos. Todas las partículas químicas (átomos, moléculas o iones) están formadas por una parte positiva —los núcleos— y otra negativa —los electrones.

Si en una molécula, los electrones se encuentran más cerca de un núcleo que de otro, es decir, si se distribuyen asimétricamente, se forman dos polos eléctricos: uno negativo (donde sobra densidad electrónica) y otro positivo (donde falta densidad electrónica). Se dice que se trata de moléculas polares. Por el contrario, si la distribución de los electrones entre los núcleos es muy simétrica se trata de moléculas no-polares. Una conocidísima regla química dice que lo similar disuelve a lo similar: sustancias polares a otras polares y sustancias no-polares a otras no-polares.

La peculiaridad de las moléculas de los detergentes es que, teniendo una parte polar y otra no-polar, se pueden disolver en ambos tipos de sustancias. Esa es la razón por la que sirven para limpiar: con su cadena no-polar se mezclan con la mugre (normalmente una mezcla de sustancias no-polares) mientras que con su cabecita polar se pueden disolver en el agua. El agua sin jabón es incapaz de quitar la mugre puesto que sus moléculas polares no se pueden mezclar con las moléculas no-polares de la grasa.

En sistemas donde se tienen dos materiales de distinta polaridad —como aire y agua, aceite y agua o agua y tejido—, las moléculas de detergente se ubican en la fronterita entre ellos hundiendo la cola en el material no-polar y la cabeza en el polar. Al poner ropa a remojar con apenas la cantidad de jabón suficiente, casi todas sus partículas se sitúan entre los tejidos y casi ninguna en el agua de lavado.

Cuando las partículas de jabón no pueden instalarse en alguna interfase, se reacomodan entre ellas volteando su cabeza polar hacia el agua y juntando todas las colas no-polares hacia el interior. El resultado es la formación de unas como pelotitas llamadas micelas.

Secuestro express

Una mancha de mugre es una presa soñada para las moléculas de detergente. La mancha es un conglomerado inmenso comparado con las partículas de jabón. Éstas pueden introducir su cola entre las moléculas no-polares de la mugre y dejar su cabeza polar interactuar con el agua. Se forma una micela en cuyo centro queda disuelto un pedazo de la mancha. La atracción electrostática entre las moléculas de agua y las cabecitas expuestas de las micelas hace que el agua de lavado arrastre a las micelas (con todo y las partículas grasosas) hacia el exterior del tejido.

¡Más vale que sobre!

Para que una mancha de grasa se desprenda del tejido, se requiere de la participación de una gran cantidad de moléculas de detergente. Entre más sean las que interactúen con la mancha, mayor será la fuerza que hará que se desprenda. Se puede calcular la concentración mínima de detergente para que todas las superficies de la prenda estén cubiertas por sus moléculas. A esta concentración se le llama concentración micelar crítica y se determina en reposo, es decir, en las mismas condiciones de las dizque "lavadoras automáticas" del comercial, es decir, tan sólo remojando la ropa. A la concentración micelar crítica, la concentración de detergente en el agua de lavado es mil veces menor que sobre el tejido.

Sin embargo, lo que ocurre en una lavadora es mucho más complejo. En el tambor de la máquina, la ropa es sometida a grandes tensiones mecánicas y el agua circula en todas direcciones. Las fibras de los tejidos son estiradas y luego comprimidas sin cesar. Las superficies disponibles para recibir a las partículas detergentes de momento se agrandan y un instante después se achican. Una enorme cantidad de moléculas de detergente son arrastradas lejos del tejido hacia el agua de lavado y viceversa. Además la propia ropa, al estirarse y luego contraerse, se "aleja" —por así decirlo— de las partículas de detergente que se encuentren en la vecindad de los tejidos. Dicho de otro modo, en estas condiciones no hay, todo el tiempo, suficientes moléculas de detergente en las vecindades de los tejidos. Para asegurarse que la superficie del tejido esté siempre saturada se requieren concentraciones de detergente de dos a diez veces mayores que la concentración micelar crítica.

Pues aquí... ¡tallándole!

¡Acapulco en la azotea! ¡Acapulco en la azotea! Pasa Luis Gimeno gritando por toda la calle. pronto , él y las jóvenes y hermosas amas de casa se encuentran en alguna azotea. Luis Gimeno toma las mugrosísimas prendas, las coloca en la cubeta con agua y vierte su detergente. Luego, cada quien con su abanico, en traje de baño (ellas en un bikini un tanto cuanto conservador, él en calzón con motitas) se disponen a tomar el sol en sus respectivas hamacas. ¡No hay que tallar! Únicamente acostarse bajo el sol.

Sin embargo, el proceso del lavado es, en realidad, un poco más complejo. Las moléculas de detergente, situadas entre el tejido y el agua, muy probablemente se acomodan formando una bicapa: una primera capa de moléculas con sus cabezas fuertemente enraizadas en el tejido y una segunda capa de moléculas con sus cabezas disueltas en el agua. Las colas de ambas capas de moléculas se mezclan en el centro de la bicapa. La primera capa de detergente está solidamente anclada en el tejido. La otra capa, en cambio, es arrastrada por el agua en movimiento. De este modo, la segunda capa se desliza sobre la primera. Este deslizamiento continúa hasta que las moléculas se topan con algún obstáculo: una mancha de grasa. Las moléculas del detergente se aglutinan sobre el obstáculo. Esta acumulación de moléculas que tratan de mantener su cabeza dentro del agua y de disolver su cola en la mancha genera una fuerza que desestabiliza a esta última. Llega un momento en que un cierto número de moléculas se desprenden en forma de micelas llevando una fracción de la mancha disuelta en su interior.

Durante el deslizamiento de la doble capa, entran y salen micelas constantemente en lo que parecería un extraño pero bello ballet molecular. A la entrada del poro, llegan las moléculas de detergente en forma de micelas, se desdoblan y se incorporan a la doble capa. A la salida del poro —donde acaba la doble capa— se reforman las micelas, eventualmente llevando en su seno una fracción de la mancha.

Estos mecanismos en los que se forman y se deshacen micelas son sumamente lentos. Tanto que el flujo a través del poro apenas si se da. De hecho, la solución detergente no es capaz de atravesar los pequeños poros más que cuando estos son agrandados mediante la torsión y el estiramiento de la prenda. Entonces, para que el complejo proceso del lavado tenga lugar, es indispensable una buena acción mecánica.

Ilusiones perdidas

Lamentablemente para la salud ambiental de nuestro planeta, jamás se podrá reducir significativamente la cantidad de detergente porque su concentración tiene que ser forzosamente muy superior a la concentración micelar critica.

Desafortunadamente también para don Luis Gimeno y sus perezosas amigas, las lavadoras automáticas son una utopía. Ni modo... ¡hay que tallarle!

Citas bibliográficas

Timmerman, A. La Recherche., nº 368, octobre 2003, 36-40.

Van der Donck, J. C. et al., Tenside Surf. Det., 1998, 35, 119.

Ginn, M. E., Harris, J. C. J. Amer. Oil Chemists’ Soc., 1961, 38, 605.