UNE surfactant est un composé chimique capable de réduire la tension superficielle d'une substance liquide, agissant à une interface ou surface de contact entre deux phases, par exemple eau-air ou eau-huile.
Le terme surfactant vient du mot anglais surfactant, qui à son tour est dérivé de l'acronyme de l'expression le surfagent actif ace, ce qui signifie en espagnol agent avec activité interfaciale ou de surface.
En espagnol, le mot «surfactant» est utilisé, se référant à la capacité d'un composé chimique à agir sur la tension superficielle ou interfaciale. La tension superficielle peut être définie comme une résistance que les liquides doivent augmenter leur surface.
L'eau a une tension superficielle élevée car ses molécules sont très étroitement liées et résistent à la séparation lorsqu'une pression est exercée sur leur surface..
Par exemple, certains insectes aquatiques, comme "le cordonnier" (Gerris lacustris), ils peuvent se déplacer sur l'eau sans couler, grâce à la tension superficielle de l'eau, qui permet la formation d'un film à sa surface.
De plus, une aiguille en acier reste à la surface de l'eau et ne coule pas, en raison de la tension superficielle de l'eau..
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Tous les agents chimiques tensioactifs ou tensioactifs sont de nature naturelle. amphiphile, c'est-à-dire qu'ils ont un double comportement, car ils peuvent dissoudre des composés polaires et non polaires. Les tensioactifs ont deux parties principales dans leur structure:
La tête polaire peut être non ionique ou ionique. La queue ou la partie apolaire du tensioactif peut être une chaîne carbonée et hydrogène alkyle ou alkylbenzène.
Cette structure très particulière confère aux composés chimiques tensioactifs un double comportement amphiphile: affinité pour les composés ou phases polaires, solubles dans l'eau et aussi affinité pour les composés apolaires, insolubles dans l'eau..
En général, les agents tensioactifs réduisent la tension superficielle de l'eau, ce qui permet à ce liquide de se dilater et de s'écouler à un degré plus élevé, mouillant les surfaces et les phases voisines..
Les agents chimiques tensioactifs exercent leur activité sur des surfaces ou des interfaces.
Lorsqu'ils sont dissous dans l'eau, ils migrent vers les interfaces eau-huile ou eau-air, par exemple, où ils peuvent fonctionner comme:
Lorsque le surfactant provient d'un organisme vivant, on parle de biosurfactant..
Dans un sens plus strict, les biosurfactants sont considérés comme des composés biologiques amphiphiles (à double comportement chimique, solubles dans l'eau et les graisses), produits par des microorganismes tels que la levure, les bactéries et les champignons filamenteux..
Les biosurfactants sont excrétés ou retenus dans le cadre de la membrane cellulaire microbienne.
Certains biosurfactants sont également produits par des procédés biotechnologiques, en utilisant des enzymes qui agissent sur un composé chimique biologique ou un produit naturel..
Les biosurfactants naturels comprennent les saponines de plantes telles que la fleur de Cayenne (Hibiscus sp.), de la lécithine, des sucs biliaires de mammifères ou un surfactant pulmonaire humain (avec des fonctions physiologiques très importantes).
De plus, les acides aminés et leurs dérivés, les bétaïnes et les phospholipides sont des biosurfactants, tous ces produits naturels d'origine biologique..
Les biosurfactants peuvent être regroupés dans les catégories suivantes, en fonction de la charge électrique de leur tête polaire:
Ils ont une charge négative à l'extrémité polaire, souvent en raison de la présence d'un groupe sulfonate -SO3-.
Ils ont une charge positive sur la tête, généralement un groupe d'ammonium quaternaire NR4+, où R représente une chaîne de carbone et d'hydrogène.
Ils ont à la fois des charges positives et négatives sur la même molécule.
Ils n'ont pas d'ions ou de charges électriques dans leur tête.
Selon leur nature chimique, les biosurfactants sont classés dans les types suivants:
Les glycolipides sont des molécules qui ont dans leur structure chimique une partie de lipide ou de graisse et une partie de sucre. La plupart des biosurfactants connus sont des glycolipides. Ces derniers sont constitués de sulfates de sucres tels que le glucose, le galactose, le mannose, le rhamnose et le galactose..
Parmi les glycolipides, les plus connus sont les rhamnolipides, bioémulsifiants largement étudiés, à forte activité émulsifiante et à forte affinité pour les molécules organiques hydrophobes (qui ne se dissolvent pas dans l'eau).
Ceux-ci sont considérés comme les agents tensioactifs les plus efficaces pour l'élimination des composés hydrophobes dans les sols contaminés..
Des exemples de rhamnolipides comprennent les tensioactifs produits par des bactéries du genre Pseudomonas.
Il existe d'autres glycolipides, produits par Torulopsis sp., à activité biocide et utilisé dans les cosmétiques, les produits antipelliculaires, les bactériostatiques et comme déodorants corporels.
Les lipoprotéines sont des composés chimiques qui ont dans leur structure une partie de lipide ou de graisse et une autre partie de protéine.
Par exemple, Bacillus subtilis c'est une bactérie qui produit des lipopeptides appelés surfactines. Ce sont l'un des biosurfactants les plus puissants qui réduisent la tension superficielle..
Les surfactines ont la capacité de produire une lyse érythrocytaire (dégradation des globules rouges) chez les mammifères. De plus, ils peuvent être utilisés comme biocides pour les ravageurs tels que les petits rongeurs..
Certains micro-organismes peuvent oxyder les alcanes (chaînes de carbone et d'hydrogène) en acides gras qui ont des propriétés tensioactives..
Les phospholipides sont des composés chimiques qui ont des groupes phosphate (PO43-), attaché à une pièce à structure lipidique. Ils font partie des membranes des micro-organismes.
Certaines bactéries et levures qui se nourrissent d'hydrocarbures, lorsqu'elles poussent sur des substrats alcanes, augmentent la quantité de phospholipides dans leur membrane. Par exemple, Acinetobacter sp., Thiobacillus thioxidans et Rhodococcus erythropolis.
Les biosurfactants polymères sont des macromolécules de poids moléculaire élevé. Les biosurfactants les plus étudiés de ce groupe sont: les complexes émulsionnants, liposanes, mannoprotéines et polysaccharides-protéines.
Par exemple, les bactéries Acinetobacter calcoaceticus produit un émulsifiant polyanionique (avec diverses charges négatives), un bioémulsifiant très efficace pour les hydrocarbures dans l'eau. C'est également l'un des stabilisants d'émulsion les plus puissants connus..
Le liposan est un émulsifiant extracellulaire, soluble dans l'eau, formé de polysaccharides et de protéines de Candida lipolytica.
Saccharomyces cereviseae produit de grandes quantités de mannoprotéines avec une excellente activité émulsifiante pour les huiles, les alcanes et les solvants organiques.
Les biosurfactants sont classés en deux catégories:
Avec des tensions de surface inférieures et interfaciales. Par exemple, les rhamnolipides.
Qui se lient fortement aux surfaces, telles que les bioémulsifiants alimentaires.
Les cultures de micro-organismes dans des bioréacteurs sont utilisées pour la production de biosurfactants. La plupart de ces micro-organismes sont isolés des environnements contaminés, tels que les sites de déchets industriels ou les puits d'hydrocarbures éliminés par l'industrie pétrolière..
La production efficace de biosurfactants dépend de plusieurs facteurs, tels que la nature du substrat ou de la source de carbone utilisé comme milieu de culture et son degré de salinité. De plus, cela dépend de facteurs tels que la température, le pH et la disponibilité en oxygène..
Actuellement, il existe une énorme demande commerciale de biosurfactants, car les tensioactifs obtenus par synthèse chimique (à partir de dérivés pétroliers) sont toxiques, non biodégradables et ont donc des réglementations environnementales pour leur utilisation..
Ces problèmes ont suscité un intérêt considérable pour les biosurfactants en tant qu'alternatives non toxiques et biodégradables..
Les biosurfactants ont des applications dans de nombreux domaines, tels que:
Les biosurfactants sont utilisés dans l'extraction d'huile et la bioremédiation (décontamination par des organismes vivants) d'hydrocarbures; exemple: le biosurfactant de Arthrobacter sp.
Ils sont également appliqués dans les procédés de biodésulfuration (élimination du soufre à l'aide de micro-organismes) du pétrole. Des espèces du genre ont été utilisées Rhodococcus.
Les biosurfactants sont utilisés dans la biorestauration des sols contaminés par des métaux toxiques, tels que l'uranium, le cadmium et le plomb (biosurfactants de Pseudomonas spp. Oui Rhodococcus spp.).
Ils sont également utilisés dans les processus de biorestauration des sols et de l'eau contaminés par de l'essence ou des déversements d'hydrocarbures..
Par exemple, Aeromonas sp. produit des biosurfactants qui permettent la dégradation de l'huile ou la réduction de grosses molécules en plus petites, qui servent de nutriments pour les microorganismes, les bactéries et les champignons.
Les biosurfactants sont utilisés dans l'industrie des détergents et des nettoyants, car ils améliorent l'action de nettoyage en dissolvant les graisses qui salissent les vêtements ou les surfaces dans l'eau de lavage..
Ils sont également utilisés comme composés chimiques auxiliaires dans les industries du textile, du papier et de la tannerie..
Dans l'industrie cosmétique, Bacillus licheniformis produit des biosurfactants qui sont utilisés comme produits antipelliculaires, bactériostatiques et déodorants.
Certains biosurfactants sont utilisés dans l'industrie pharmaceutique et biomédicale pour leur activité antimicrobienne et / ou antifongique..
Dans l'industrie alimentaire, les biosurfactants sont utilisés dans la fabrication de la mayonnaise (qui est une émulsion d'eau et d'huile d'œuf). Ces biosurfactants proviennent de lectines et de leurs dérivés, qui améliorent la qualité et en plus le goût..
En agriculture, les biosurfactants sont utilisés pour le contrôle biologique des agents pathogènes (champignons, bactéries, virus) dans les cultures.
Une autre utilisation des biosurfactants en agriculture consiste à augmenter la disponibilité des micronutriments du sol..
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