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Petite mise au point sur la composition de ces produits dits "naturels"

Chacun en est convaincu :  après avoir trouvé de bonnes raisons pour éliminer l'un après l'autre les additifs dans les préparations destinées au lavage, il était normal que l'on retrouve avec enthousiasme ce bon vieux savon de Marseille et ses variantes toutes plus naturelles les unes que les autres. Vive le savon naturel ! 

Jusqu'au début du XXe siècle, la savonnerie utilisait un ensemble de techniques d'ailleurs précises, acquises par une expérience essentiellement pratique et routinière, et lentement améliorée au cours des âges depuis l'antiquité. Ces techniques étaient conditionnées surtout par les nombreux aspects et propriétés que présente le savon au cours de sa fabrication, et par la contexture optimum que requièrent ses usages. Elles étaient passées peu à peu dans l'inconscient des maîtres savonniers qui ne savaient pas donner d'explications rationnelles d'ensemble aux nombreuses recettes dont ils possédaient le secret et l'art de les appliquer, se contentant pour les distinguer de désigner chacune d'elles par des vocables de métier tels que empâtage, cuite, relargage, liquidation, service, épinage, etc... Ce sont les premières phrases du Traité de Chimie Organique de Victor Grignard, immense chimiste lyonnais 1, (édition imprimée en 1953).

La fabrication des savons a ceci de curieux qu'elle est une opération complexe qui exige un savoir-faire important, mais qu'en même temps, il est facile d'obtenir un produit approximatif que l'on peut vendre facilement sous l'appelation trompeuse de "savon naturel". La réaction de saponification peut en effet se faire pratiquement toute seule si on accepte de garder dans le produit fini une partie non négligeable des matières de départ non réagies ainsi qu'une partie des produits de réaction qui ne sont pas des savons. Nombre des soi-disants "experts" dans l'art de la savonnerie d'aujourd'hui ne connaissent même pas les termes ci-dessus cités par le Traité de Grignard...

Chimiquement, le savon "naturel" ou savon de Marseille est constitué par un mélange de sels alcalins d'acides gras. Les sels de sodium ou de potassium qui résultent de la neutralisation d'acides par la soude ou la potasse  sont dit alcalins, tandis que les acides organiques sont dits gras si ce sont des chaînes aliphatiques substitués ou non, comportant une fonction acide (COOH) et éventuellement une ou plusieurs doubles liaisons. Les chaînes hydrocarbonées sont dite aliphatiques si elles ne sont pas aromatiques... (Je m'arrête là, car je m'enfonce dans la complexité au lieu de simplifier, et d'ailleurs tout cela n'a pas d'importance, à part la première définition : sels d'acides gras.

On trouve les acides gras le plus souvent à l'état de mélange dans les corps gras. Il s'y présentent sous la forme d'esters du glycérol. La molécule de glycérol (ou glycérine) comporte trois atomes de carbones reliés entre eux, et portant chacun une fonction alcool. Dans le corps gras, les fonctions alcools sont remplacées par des fonctions esters auquelles sont reliées les chaines aliphatiques des acides gras. La molécule a la forme d'un martinet à trois lanières (et sans manche). Les branches ne sont pas rigides et peuvent occuper un grand nombre de positions dans l'espace autour de la chaîne de glycérol 2. Cette forme est une explication aux propriétés physiques des corps gras qui vont du liquide visqueux au solide cireux.

Molécule de corps gras (ici, trioléine)

Pour obtenir le savon, il suffit de "casser" la fonction ester pour régénérer d'une part l'acide gras, et d'autre part la glycérine. Cette opération est l'hydrolyse  ou saponification qui peut s'obtenir soit en présence d'un acide, soit en présence d'une base forte.

La fabrication du savon de Marseille et des divers savons proposés par nos "experts savonniers" utilise la soude caustique comme base forte pour réaliser cette opération.

Les marchands de savon "naturel" sont en général très discrets et très vagues sur la nature et surtout l'origine de cette soude caustique, et pour cause : celle-ci provient en effet de l'industrie chimique d'un type toujours dénoncé avec force par les écolos : l'électrolyse du chlorure de sodium et la production de chlore. Le chlore, voyez-vous, c'est un gaz  jaune verdâtre un temps utilisé comme gaz de combat durant la première guerre mondiale. Le chlore est, entre autres propriétés,  mortel à partir de 1 000 ppm pour une bouffée d'environ une minute. C'est le symbole même de l'industrie chimique si décriée 3

L'hydrolyse ou saponification "à froid" des corps gras par la soude caustique libère d'un coté les acides gras sous la forme de leur sel de sodium, et de l'autre coté la glycérine.  Pour cela, le mélange huile + soude est émulsionné par une agitation convenable puis simplement porté à 40 degrés C (tout est relatif...) . La réaction démarre toute seule, provoquant un échauffement d'autant plus grand que la masse réactionnelle est plus importante. Pour que la saponification soit correcte, il faut que la solution de soude caustique soit dispersée finement dans le corps gras sous la forme de billes microscopiques. La réaction de saponification se fait à l'interface soude / corps gras et elle est donc d'autant plus facile que cette surface est plus grande, c'est à dire que les micelles de l'émulsion sont plus petites et donc plus nombreuses. Le résultat est obtenu en agitant fortement le mélange des deux phases.  La vitesse d'agitation détermine in fine la taille des micelles. Le temps nécessaire à la réaction totale et donc la qualité du savon dépend donc de la vitesse d'agitation au moment de la mise en émulsion. Ne croyons donc pas trop les "experts" savonniers qui, n'ayant pas cru bon d'investir dans un système d'agitation approprié, tente de se justifier avec des arguments peu crédibles pour vous vendre leur préparation.

La réaction de saponification conduit donc à un mélange final contenant :

  • l'eau de départ ainsi que l'eau résultant de la réaction d'hydrolyse
  • le savon (sel alcalin du ou des acides gras constitutifs du corps gras de départ)
  • la glycérine résultant également de la réaction d'hydrolyse

ainsi que :

  • les constituants du corps gras dits insaponifiables qui n'ont donc pas participé à la réaction
  • des triglycérides partiellement saponifiés (seulement une ou deux fonctions ester ont été saponifiées sur les trois).

Ces derniers produits sont importants car ils sont les constituants des savons dit surgras. Ces mono ou diglycérides possèdent à la fois les propriétés des savons et celles des huiles en raison de leur constitution chimiques. Cette constitution est importante pour l'usage du savon.

Les savons appartiennent à la grande famille des produits dits tensio-actifs qui ont la propriété de changer une caractéristique importante de l'eau : sa tension superficielle.

Les liquides, dont l'eau fait partie, sont composés de molécules semblables qui s'attirent mutuellement. A l'intérieur du milieu, elles sont attirées dans toutes les directions. Mais à la surface ou à l'interface avec un autre milieu (la paroi du récipent ou l'air) les molécules sont attirées dans une seule direction (celle du liquide) et acquièrent donc la propriété particulière en s'attirant entre elles de former une sorte de "peau" très fine d'une épaisseur de quelques molécules organisées en couches moléculaires. Cette peau retient le liquide sur lui-même. Ainsi, en état d'apesanteur, les liquides prennent la forme d'une sphère parfaite à cause de cette propriété des molécules de surface. Sur Terre, le même phénomène est observable dans les gouttes de pluie qui prennent la forme sphérique (plus ou moins déformée par l'effet de l'air lorsqu'elles tombent).  On peut remarquer que les gouttes qu'on dépose sur une surface solide sont des sphères plus ou moins plates en fonction de leur origine et de la nature du liquide qui les compose. Cette forme est précisément liée à la tension superficielle du liquide et à celle, en général plus faible mais existante, du solide. Si les tensions superficielles du solide et du liquide sont très différentes, le liquide aura tendance à se ramasser en une goutte sphérique pour minimiser sa surface de contact avec le solide 4. Au contraire, si ces tensions superficielles sont proches, la goutte s'étale sur le solide. On dit qu'elle mouille le solide.

Les tensio-actifs dissouts dans l'eau comme les savons ont la propriété de réduire fortement la tension superficielle de la solution. Cette propriété confère à leur solution aqueuse la propriété de mouiller les salissures et ainsi de les entrainer sous forme de micelles. C'est la propriété de détergence. A cette propriété s'ajoute la propriété de moussage, liée elle aussi à la tension superficielle. Le moussage contribue aussi au propriétés détergentes des savons.

Les savons fabriqués à partir d'huiles végétales contiennent principalement les sels de sodium des acides palmitique, stéarique et oléique dont la structure est représentée ci-contre. Les chaines aliphatiques constituées d'atomes de carbone liés entre eux et comportant un à trois atomes d'hydrogène sont caractéristiques des corps gras, et cette partie de la molécule attire les molécules présentant les mêmes formes. Les chaines aliphatiques sont dites "lipophiles". Le reste de la molécule, à savoir la fonction acide et son sodium est appelée la partie"hydrophile". En raison de la forme de ces molécules, celles-ci ont tendance à orienter leur partie lipophile du coté de la salissure (s'il s'agit d'une salissure grasse, ce qui représente la grande majorité des cas) et leur partie hydrophile (le sodium) du coté de la solution (l'eau). Tous les tensio-actifs présentent cette forme de molécule : hydrophile---lipophile.

Dérivé calcique de l'acide stéarique (La molécule est ici représentée repliée sur elle-même)

En solution dans l'eau, une partie les sels de sodium d'acides gras sont ionisés, c'est à dire dissociés en ions acide (anion chargé négativement) et sodium (cation chargé positivement. Cette dissociation confère au savon un inconvénient majeur : en effet, la dissociation est un phénomène dynamique équilibré. Les produits en solution repassent constamment de l'état d'ion à l'état de sel. Si la solution contient des ions bivalents comme le calcium, celui-ci peut se lier avec deux molécules acides et donner une molécule symétrique présentant deux branches aliphatiques reliées par le calcium. Cette conformation ne présente donc plus le partie hydrophile, et en conséquence, le produit formé devient insoluble dans l'eau et précipite. Le savon précipite car le phénomène de formation du composé calcique est irréversible. et la solution perd son caractère détergent et devient inefficace. C'est le problème des eaux dures, c'est à dire des eaux qui contiennent du calcium en trop grande quantité. Ce précipité calcique, c'est ce qu'on retrouve au fond des baignoires et des lavabos, et que l'on appelle communément "crasse".

Cet inconvénient majeur du savon l'a fait progressivement bannir des utilisations industrielles comme le lavage des textiles où il était la cause de l'engorgement des bassins de traitement des eaux ainsi que des cours d'eau qui avaient eu la mauvaise idée de traverser les petites cités industrielles d'antan. Aujourd'hui, les dépôts de savons calciques, n'existent plus que dans les canalisations d'évacuation des immeubles, où ils restent le cauchemar des plombiers. Mais il ne faudrait pas que la mode de ce produit "naturel" et absolument anti-écologique 5 à cause de l'inconvénient cité plus haut ne devienne par trop importante...

Le savon ou les shampoings utilisés pour l'hygiène corporelle sont toujours additionnés d'un parfum qui peut provenir ou non d'une plante. L'addition d'extraits végétaux est devenu presque rituelle et certains fabricants utilisent l'attrait naturel des clients pour les plantes et lleur odeur pour jongler avec les vertus réelles ou imaginées des extraits végétaux.

Un fabricant de shampoing, Le Petit Marseillais qui a hérité au moins par son nom de la tradition savonnière de la cité phocéenne s'est fait une spécialité de préparations lavantes capillaires ou corporelles contenant des extraits végétaux aux noms aussi évocateurs qu'exotiques vantant des bienfaits souvent inventés pour les besoins de la publicité. Ces plantes sont, espérons-le, inoffensives. Il faut cependant se méfier des propriétés de certaines plantes pourtant citées et employées très régulièrement quelquefois depuis toujours comme remède. Prenons l'exemple de la sauge officinale. Cette plante, qui parfume délicieusement les viandes un peu fades contient des petites quantités de thuyone, un toxique redoutable que l'on trouvait autrefois dans l'absinthe avec les effets que l'on connait.

Citons un autre exemple, cocasse celui-là : la gelée royale est citée par ce fabricant comme composant d'une préparation lavante. Or vous savez, bien sûr, que la mention "sans paraben" est maintenant un argument très à la mode dans le domaine des produits de ce type. Savez-vous ce que l'on trouve dans la gelée royale ? des parabens... Vous ne me croyez pas ? lisez ceci...

Un autre fabricant ou plutôt son consultant stratégique a réussi l'exploi de faire rêver les femmes avec l'acide hyaluronique, qui, d'après mon MERCK INDEX (la bible du chimiste) est un mucopolysaccharide naturel à haute viscosité qui alterne les liaisons ß(1-3) glucoronidiques et ß(1-4) glucosaminidiques (comment peut-on encore rêver avec çà ?).

La phytothérapie consiste à confectionner des médicaments à l'aide d'extraits de plantes. Elle se targue en général de mettre en pratique des connaissances anciennes qui ont su traverser les âges et bénéficier ainsi d'une expérience irremplaçable qui garantit la sécurité d'utilisation. Voire. Il y a un gros hic. C'est que la quantité de matière active varie considérablement d'une individu végétal à un autre de même espèce. Or, un produit efficace amène presque toujours des effets néfastes s'il n'est pas utilisé à l'intérieur d'une fourchette de doses bien précises. Les plantes, suivant les années, possèdent des concentrations de produits pharmaceutiquement actifs qui peuvent varier dans de très larges proportions. Prenons un seul exemple : la digitaline qui est contenue dans la digitale, plante fort commune chez nous (j'en ai cueilli à quelques dizaines de mètre de la départementale 307 qui longe la forêt de Marly). Les propriétés de la digitale sont reconnues scientifiquement depuis  1785. La digitaline est contenue dans les feuilles de la digitale (code ATC : C01AA03.  C'est un cardiotonique puissant. Bien que son efficacité soit reconnue, les extraits de la plante ne sont plus utilisés de nos jours contrairement d'ailleurs à ce que prétend une littérature abondante, en raison du danger présenté par  le non-contrôle des teneurs  en produits actifs de la plante.

Cet exemple illustre une des propriétés des plantes d'être une source extraordinaire de produits chimiques dotés de propriétés pharmaceutiques intéressantes. Méfions-nous cependant : ces produits sont souvent, pour la plante, des moyens de défense redoutables. D'ailleurs, "propriétés pharmaceutiques" signifie que le produit en question a un effet sur le fonctionnement du corps humain ou animal, qui peut être bon ou mauvais. Le caractère souvent défensif pour la plante de ces produits doit nous inciter à la prudence. L'attitude qui consiste à considérer que "c'est bon parce que c'est naturel" est une attitude stupide. Prendre une plante au hasard et la consommer ou s'en enduire une partie du corps est une attitude qui a beaucoup plus de chances de se terminer mal que bien pour l'imprudent qui s'y risque.

Pour en revenir aux savons, il faut noter que leur fabrication est une opération complexe qui exige un savoir-faire important. Malheureusement, il est très facile de se prétendre savonnier et de mélanger les matières premières pour laisser ensuite se faire la réaction de saponification en ayant ajouté un parfum quelconque, si possible floral. Puis, on fond le mélange résultant dans des moules. On laisse ensuite sécher tranquillement quelques semaines que l'on met à profit pour trouver des arguments expliquant pourquoi on a laissé la glycérine et les insaponifiables dans le savon que l'on vendra ensuite un bon prix en faisant croire au chaland qu'on lui propose un authentique produit "naturel" mais qui n'a de naturel que la moitié de la molécule, comme nous venons de le voir plus haut. Une recherche google sur le thème "savon naturel" est très instructive sur ces procédés...


(1) Victor Grignard (1871 - 1935 Prix Nobel de Chimie (1912) découvreur des organomagnésiens, fondateur de l'Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Lyon (ESCIL), aujourd'hui CPE.

(2) Attention cependant à l'image "ondoyante" de la molécule : la théorie quantique impose un certain nombre de restrictions. D'après la physique quantique, il n'est pas possible de connaître avec exactitude la position et la forme des branches à un instant donné. On ne peut connaître que la probabilité de présence des atomes de carbone dans l'espace autour de la molécule.

(3) Greenpeace qui cherchait un produit chimique symbolique à détruire ont, pendant un temps, essayé, mais sans succès de démolir le chlore. Les consommateurs ont en effet fait le lien avec le PVC (polychlorure de vinyle) duquel on ne tirait que des avantages ainsi qu'avec les bienfaits de l'eau de Javel qui a tout de même réussi à changer complètement une situation désastreuse dans les hôpitaux. Les combattants de Greenpeace ont compris que leur guerre était contre-productive et perdue d'avance, et ils ont décrété la paix.

(4) D'une façon très générale les système physiques tendent toujours à se retrouver dans un état d'énergie minimum. Dans le cas d'une goutte sur une surface solide, l'énergie de l'interface est égale à la tension interfaciale multipliée par la surface. Réduire la surface de l'interface diminue cette énergie.

(5) Bien que cela aille faire bondir les ardents partisans du "naturel" la sensibilité du savon sodique rend sa destruction bactérienne très difficile en vrai grandeur. En effet, le savon calcique se dépose en couches plus ou moins épaisses dans les canalisations d'évacuation des eaux et l'insolubilité de ce composé rend sa biodégradation presque impossible. La biodégradation se fait, en effet surtout en solution. Le problème, c'est que le caractère "biodégradable" est déterminé par un test qui utilise du savon dissout dans de l'eau pure. Dans ces conditions, bien évidemment, celui-ci est facilement biodégradé par les bactéries courantes. Mais ces conditions ne se retrouvent jamais dans le milieu naturel reel à cause de la présence du calcium. La biodégradabilité du savon "naturel" est donc bâtie sur une erreur...