Constructeur sans phosphate MGDA-Na3 : ce qu'il fait et comment le doser

L'interdiction du phosphate qui a remodelé le lave-vaisselle européen en 2017 a laissé les formulateurs à la recherche d'un constructeur capable de faire ce que le tripolyphosphate de sodium a fait, sans le bagage environnemental. MGDA-Na3 est entré dans ce rôle. En tant que constructeur et agent chélateur sans phosphate, le diacétate de méthylglycine trisodique tient le magnésium et le calcium sous contrôle au pH et à la température élevés où le lave-vaisselle a lieu, puis se biodégrade une fois que l'eau de rinçage est descendue dans les égouts.

Si vous reformulez un produit pour la vaisselle ou la lessive et qu'on vous a dit d'essayer le MGDA, ce guide explique la chimie, le dosage et les erreurs courantes qui coûtent du temps aux formulateurs.

Qu'est-ce que MGDA-Na3 et pourquoi il a remplacé STPP

MGDA-Na3 porte le numéro CAS 164462-16-2 et le nom INCI Diacétate de méthylglycine trisodique. La molécule part de la glycine, l'acide aminé le plus simple, et gagne deux groupes acétate qui font le travail de chélation. Le résultat lie étroitement le magnésium à pH élevé, ce dont un lave-vaisselle a besoin.

Le tripolyphosphate de sodium, ou STPP, a fait le même travail dans le groupe phosphate. Le problème était ce qui s'est passé après le lavage. Les phosphates alimentent les proliférations d'algues dans les rivières et les lacs, c'est pourquoi l'UE les a interdits dans les comprimés pour lave-vaisselle à partir de 2017 et dans la lessive grand public plus tôt. Le MGDA-Na3 joue le rôle de constructeur sans phosphore dans la molécule, il applique donc les mêmes règles de rejet qui ont tué le STPP.

La concentration sur le magnésium compte plus que la plupart des formulateurs ne le pensent. La verrerie pour lave-vaisselle développe un filmage blanc principalement à partir de dépôts de magnésium et de calcium, et non du sol. Un constructeur qui verrouille le magnésium à un pH de 11 à 12,5 empêche ce filmage de se former en premier lieu.

La chimie : pourquoi la liaison au magnésium gagne dans le lave-vaisselle

Le lave-vaisselle automatique fonctionne à chaud et alcalin. Le cycle de lavage se situe autour de 50 à 70 degrés Celsius et un pH de 11 à 12,5. Dans ces conditions, de nombreux agents chélateurs perdent leur emprise sur les ions métalliques. Le MGDA-Na3 reste stable.

La clé est la constante de stabilité dans toute la plage de pH de travail. Le complexe de magnésium de MGDA reste intact là où le GLDA et d'autres chélateurs d'acides aminés commencent à libérer l'ion en solution. Ce n'est pas une petite différence. Un chélateur qui baisse de 20 % de sa capacité de liaison à pH 12 laisse des taches visibles sur le verre, et le consommateur le voit immédiatement.

Le calcium compte aussi, mais dans le lave-vaisselle, c'est le problème secondaire. MGDA gère le calcium de manière adéquate tout en excellant en magnésium. Les formulateurs qui ont besoin d'une couverture calcique plus importante mélangent souvent MGDA avec GLDA, qui cible fortement le calcium. Le mélange couvre les deux ions sans dépasser le coût.

Dosage de MGDA-Na3 dans les comprimés pour lave-vaisselle

Les comprimés pour lave-vaisselle transportent la charge de MGDA la plus élevée de tous les formats grand public. Un détergent pour lave-vaisselle automatique typique utilise du MGDA-Na3 à 15 à 30 % du poids total des comprimés. Le reste est du carbonate de sodium, du percarbonate de sodium, un activateur d'eau de Javel, des enzymes et un polymère d'aide au rinçage.

La logique de dosage suit la dureté de l'eau que votre marché cible. Dans les régions d'eau douce inférieures à 150 ppm, l'extrémité inférieure de la plage fonctionne. Dans les régions d'eau dure supérieures à 300 ppm, vous poussez vers l'extrémité supérieure. La tablette doit fournir suffisamment de constructeur pour neutraliser la dureté tout au long du cycle de lavage et de rinçage, pas seulement le lavage principal.

Une erreur courante est de sous-doser le MGDA car il coûte plus cher par kilogramme que le STPP. Le résultat est un tournage sur du verre dans les zones d'eau dure et une plainte du consommateur qui apparaît dans les critiques. En cas de doute, dosez l'eau la plus dure que votre produit prétend manipuler, puis vérifiez avec un test de lave-vaisselle à 50 cycles sur de la verrerie propre.

Les formats de lave-vaisselle en poudre et en gel utilisent une logique similaire à des charges légèrement inférieures. Les gels font fonctionner le MGDA à 10 à 20 % parce que le polymère d'aide au rinçage porte plus de devoir anti-filmage. Les poudres se trouvent entre les comprimés et les gels.

MGDA-Na3 dans les détergents à lessive

Le linge est plus frais et moins alcalin que le lave-vaisselle, mais le magnésium pose toujours des problèmes. Le tournage gris sur les tissus provient de complexes magnésium-calcium qui se déposent et s'accumulent lors de lavages répétés. Le MGDA-Na3 empêche ce dépôt tout en soutenant l'action de nettoyage du détergent.

La plupart des formulateurs de lessive mélangent le MGDA avec le GLDA plutôt que d'utiliser l'un ou l'autre seul. Un mélange 50 : 50 couvre le magnésium du MGDA et le calcium du GLDA dans toute la plage de pH de lavage. Dans la lessive liquide, la dose est de 1 à 3 %. En poudre, elle est de 2 à 4 % car la poudre repose plus longtemps sur le tissu et a besoin de plus de constructeur pour supporter la charge métallique.

La compatibilité enzymatique est à noter. Les détergents à lessive modernes contiennent des enzymes protéase, amylase et lipase pour éliminer les taches. Certains constructeurs interfèrent avec ces enzymes en éliminant les ions calcium dont ils ont besoin comme co-facteurs. Le MGDA-Na3 montre moins d'interférences que les chélateurs plus anciens, de sorte que les enzymes restent actives aux côtés du constructeur.

Remplacer STPP : une simple substitution

Les formulateurs passant du STPP au MGDA-Na3 posent souvent des questions sur le rapport de substitution. La réponse courte est un pour un par fonction de constructeur, pas par poids.

Le STPP fonctionne généralement à 20 à 35 % dans un comprimé de l'ère du phosphate. Le MGDA-Na3 fonctionne à 15 à 30 % car il lie plus de métal par gramme. Le rapport exact dépend de votre objectif de dureté de l'eau et du reste de la formule. Un essai au banc avec un test au lave-vaisselle à 50 cycles le règle en deux à trois tours.

Le changement de coût est réel mais plus petit que ne le suggère le prix au kilogramme. Le MGDA coûte plus cher par kilogramme que le STPP, mais vous en utilisez moins, et vous supprimez les suppléments de phosphate que certains permis de rejet ajoutent. Les formulateurs qui exécutent le calcul du coût total trouvent généralement l'écart gérable, surtout une fois que l'approbation des détaillants et les allégations environnementales entrent en jeu.

Biodégradabilité et revendication environnementale

Le MGDA-Na3 est facilement biodégradable dans le cadre des tests OCDE 301. Une fois que l'eau de lavage a quitté la machine, la molécule se décompose par action microbienne naturelle plutôt que de s'accumuler dans les cours d'eau. Cela compte pour deux raisons.

Premièrement, il maintient votre produit à l'écart des restrictions en matière de phosphate et vous permet de faire une déclaration environnementale défendable. Deuxièmement, il répond à la question croissante du client sur ce qu'il advient du détergent après qu'il soit tombé dans les égouts. Les formulateurs qui peuvent documenter la biodégradabilité ont une histoire plus solide pour les régulateurs et les détaillants.

Lorsqu'un client demande les données environnementales, vous transmettez le rapport OCDE 301 de votre fournisseur. Une méthode de test reconnue a beaucoup plus de poids qu'une allégation verte générique sur l'étiquette.

Pour en savoir plus sur le fonctionnement des constructeurs et des agents chélateurs dans les systèmes de détergents, consultez cette ressource de l'American Cleaning Institute.

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