Ceux et celles qui me suivent sur Facebook l'ont peut-être vu passé, j'ai fait des savons maison cet automne avec une amie qui en fait souvent et qui préfère rester anonyme.
L'écriture de cet article m'a fait dépoussiérer mes notions de chimie du cégep. Si quelqu'un peut m'aider à améliorer la description des réactions chimiques, j'en serais ravie!
Pour faire un savon maison de nos jours, il faut:
- Un ou plusieurs corps gras (huile d'olive, saindoux, suif, huile de ricin, huile d'amande, etc.)
- De l'hydroxide de sodium (NaOH)
- De l'eau (H2O)
- Des huiles essentielles ( Essentielles pour parfumer)
- Un site internet pour calculer les proportions des ingrédients
- Celui que nous avons utiliser est SoapCalc
Quelques mots sur la saponification
Il était important pour moi de revenir sur la science fondamentale qui se cache derrière la fabrication de savon. Cette section contient des notions de chimie assez ardues, considérez-vous comme prévenus. Des notions de base en chimie sont requises pour la compréhension. Vous pouvez sauter cette lecture si elle vous semble inintelligible. En d'autres termes, ce passage est plus difficile à comprendre qu'à mon habitude.
Le processus qui transforme le NaOH (solution alcaline ou basique) et les corps gras en savon se nomme la saponification. D'un point de vue chimique un corps gras est une chaine de carbone (nommé hydrocarbure en chimie), CH3-X(CH2)-COO-Y(CH2)-CH3, où X et Y représente un nombre entre 2 et 22. Cette molécule-type est appelée un ester. Lorsque une extrémité se termine par un groupement acide, le COOH, la molécule se nomme alors acide gras. Le but de la saponification est de transformer l'acide carboxylate (acide gras) en ion carboxylate (savon), autrement dit de retirer une molécule d'hydrogène au groupe carboxyle de l'acide.
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| Description chimique d'une molécule d'acide gras Pour transformer cette molécule d'acide gras en ester, il ''suffit'' de remplacer l'atome d'hydrogène lié à l'atome d'oxygène par une seconde chaine d'hydrocarbure. |
La saponification est une réaction lente et exothermique, qui produit de la chaleur. Ajouter de la chaleur aux ingrédients permet d'accélérer la réaction. Agiter vigoureusement le mélange permet aussi d'accélérer la réaction.
La réaction chimique de saponification se fait en trois étapes.
En solution (comprendre dissous dans l'eau), le NaOH se sépare en ions: Na+ et OH-.
La première étape intervient lorsque le groupement OH- vient se lier au groupe carboxyle de l'ester de l'acide gras. Un ester est une molécule plus stable qu'un acide gras, ayant une chaine de carbone des deux côtés du complexe COO.
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| Les R représentent les bouts de molécules (chaine de carbone et d'hydrogène) ne réagissant pas lors de la réaction. Tiré de Wikipédia sur la Saponification |
La deuxième étape se produit lorsque un ion alcoolate (OH-) se sépare de la nouvelle molécule formée dans la première étape
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| À droite se retrouve un acide carboxylique et un ion alcoolate négativement chargé. Tiré de Wikipédia sur la Saponification |
La troisième étape est la seule étape non réversible. Se retrouve présent dans la solution des molécules de chaque étape. Les deux premières étapes ont transformé un ester en acide carboxylique. Les ions alcoolates (deuxième produit de la deuxième réaction) sont des bases fortes qui vont réagir avec l'acide en solution.
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| L'ion carboxylate est la molécule active du savon, l'alcool produit est souvent du glycérol qui ajoute à l'action hydratante du savon. Tiré de Wikipédia sur la Saponification |
Je ne vais pas mentir, la plupart de mes informations sur le procédé chimique menant à la saponification vient de la page Wikipédia sur la Saponification et sur ce blog consacré au savon.
Je termine cette section avec une formule plus digeste pour le commun des mortels qui résume la réaction de saponification.
Base (milieu alcalin) + Corps gras (ester) = Savon (ion carboxylate) + Alcool (Glycérol)
Comment fonctionne le savon?
Le savon (ion carboxylate) est formé de deux parties distinctes: une partie hydrophile (la tête COO- est attirée par les molécules d'eau) et une partie hydrophobe et lipophile (la queue formée de chaine de carbone est repoussée par les molécules d'eau mais attirée par les molécules de gras). Le principe est simple: les queues des ions carboxylates entourent les particules de graisses pour former une micelle et permet à l'eau, attirée par les têtes des molécules, d'évacuer les micelles. Les bactéries, de la même manière, ne sont pas tuées par le savonnage mais emprisonnées dans des micelles puis glissent emportées par l'eau.
À chaque fois que du savon est utilisé, cette réaction chimique d'attirance entre les parties graisseuses (tâches) et l'eau se produit.
Mythe: un savon ne lave bien que s'il fait des bulles. La capacité à mousser est la capacité du savon à emprisonner une pellicule d'eau entre deux couches de savon. Cette propriété est différente de celle de se lier avec les corps gras et de les emmener avec le mouvement de l'eau.
La fabrication de savon de nos jours
Je vais résumer les étapes du processus de fabrication que j'ai faite. Il s'agit de saponification à froid. Pour plus de détails, je vous conseille de vous renseigner auprès de personnes qualifiées.
En résumé, pour faire un savon, il faut d'abord peser son corps gras et faire les calculs (avec un logiciel de calcul comme SoapCalc) pour savoir la quantité d'eau et d'hydroxide de sodium nécessaire à la réaction. Ensuite, il faut chauffer le corps gras jusqu'à ce que les corps gras soient fondus. Pendant ce temps, mélanger l'eau et l'hydroxide de sodium sous une hotte en fonction. Ce premier mélange est exothermique, il crée de la chaleur. On fait refroidir les deux mélanges (corps gras et solution d'hydroxide de sodium) jusqu'à ce qu'ils atteignent une température de 120°F ( 49°C).
À ce moment on mêle le tout ensemble et on mélange vigoureusement à l'aide d'un pied mélangeur jusqu'à ce que la consistance s'épaississe un peu et que l'apparence du mélange s'opacifie. C'est le moment d'ajouter les huiles essentielles, si désiré. Ensuite, il faut verser le mélange dans les moules et les oublier pour 4 à 6 semaines. Ce délai est essentiel car il permet de compléter la réaction chimique décrite plus haut. Si le savon est utilisé avant, il sera alcalin et irritant pour la peau.
**Attention, la manipulation d'hydroxide de sodium est à risque de brûlure chimique: le port de vêtements protecteurs, gants et lunettes sont obligatoires. **
La fabrication de savon au dix-huitième siècle, selon l'Encyclopédie Diderot et d'Alembert
Les articles ont été consulté sur le site ENCCRE. Le procédé de saponification semble se faire à chaud et inclut beaucoup plus d'étapes que la fabrication de savon du vingt-et-unième siècle mentionné plus haut. Les étapes mentionnées ici sont mon interprétation selon mes connaissances en fabrication de savon et du procédé chimique décrit plus haut. Les étapes sont celles de la manufacture de savon et ne représente pas la fabrication domestique qui pouvait se faire à cette époque. Je n'ai pas encore trouvé de sources descriptives de la fabrication et de l'utilisation du savon domestique au 18ième siècle.
Première étape: fabriquer de l'hydroxide de sodium (NaOH)
Vous l'aurez deviné, l'hydroxide de sodium ne se retrouve pas sous cette forme dans la nature. Voici ce que les gens du 18ième siècle faisaient pour en fabriquer. D'abord, il faut piler de la Soude d'Alicante (Région méditerranéenne réputée pour les carrière de pierres à soude) à la grosseur de noisettes ou plus fin. La soude minérale est essentiellement formée de molécules Na2CO3. Il est mentionné que les régions ne possédant pas ce type de pierres utilisent de la cendre de plantes, idéalement des plantes maritimes ou de berges.
En quantité égale de volume, la Soude d'Alicante et de la chaux vive (CaO) sont placées dans une cuve munie d'un robinet au fond. De l'eau est versée sur le mélange des deux pierres en poussières. On ouvre le robinet pour recueillir la solution basique qui en résulte, une solution contenant de l'hydroxide de sodium (NaOH) et probablement d'autres molécules que je n'ai pas identifiées. Cette solution est nommée lessive. Trois types de lessives est récupéré selon la concentration de la solution et sont différentiées par leur masse volumique. Les masses volumiques sont calculées avec la flottaison d'un oeuf frais. Pour votre information, un oeuf frais coule au fond de l'eau.
- Lessive forte: un oeuf frais flotte sur l'eau (masse volumique importante)
- Lessive médiocre: un oeuf frais a la pointe qui tombe sur l'eau (masse volumique modérée)
- Lessive faible: un oeuf frais flotte entre deux eaux (masse volumique faible)
Deuxième étape: première cuisson
Dans un chaudron, l'huile d'olive et la lessive faible sont mise à chauffer. Lorsque le mélange est chaud, c'est-à-dire qu'il forme des ondes et des bouillons, on ajoute de la lessive faible jusqu'à ce qu'il y ait coagulation. De là, on change pour ajouter de la lessive médiocre jusqu'à ce que le mélange soit consistant. Après, on verse seau à seau de la lessive forte pour faire monter la pâte. Lorsque la pâte est montée, on retire du feu et on laisse refroidir. Durant tout le processus, le feu est maintenu pour une température élevée.
Lorsque la pâte est refroidie, elle est recueillie et l'excédant de lessive est jetée.
Troisième étape: seconde cuisson
On remets la pâte dans le chaudron de cuisson avec 1 à 2 seau de lessive forte sur le feu très vif. On verse à plusieurs reprise la lessive forte jusqu'à ce que la pâte soit durcie. Alors, à l'aide d'un instrument en bois sur une perche, un ouvrier fait un trou dans la pâte laisse couler de la lessive médiocre, 3-4 seaux à 3-4 endroits différents.
Par la suite, la pâte est mise à bouillir à gros bouillons durant deux heures. La texture de la pâte devrait d'apparenter au miel. On le retire du feu et le laisse refroidir durant un jour. (La réaction chimique produisant en elle-même de la chaleur, le temps de refroidissement est long)
Quatrième étape: la mise en moule
Pour la fabrication de savon blanc, l'intérieur des moules est recouvert de chaux éteinte tamisée. Cela permet d'avoir plus d'oxygène dans le produit fini et l'oxygène permet un meilleur blanchiment. Cette étape est omise pour le savon marbré.
Dans le savon marbré est ajouté de l'argile rouge (terre de cinnabre) qui donne la couleur rougeâtre et de la ''coupe-rose'' qui donne une couleur bleutée. Aucun détail supplémentaire n'est donné sur ce type de savon.
Après que la pâte ait refroidie durant une journée, elle est transférée dans des moules ou caissons de bois ayant une pente et un orifice à l'extrémité de la pente pour laisser s'écouler l'eau qui sera réutilisée pour faire de la lessive.
Après quelques temps, la pâte sera assez refroidie pour être coupée en briques. Le procédé de fabrication dure un mois en été contre quinze à dix-hui jours en hiver.
Réflexions sur la lessive
J'ai l'intention de faire un article complet sur l'entretien des vêtements mais pour l'instant je veux partager quelques réflexions. L'utilisation du mot lessive au 18ième siècle réfère à une solution basique et corrosive, comme décrit plus tôt. Elle brûle les mains si elles restent trop longtemps en contact. En fait, lorsque le lavage du linge était fait, on faisait bouillir les vêtements dans de la lessive pour saponifier les tâches de graisses et les enlever par la suite. C'est cette explication qui est mise en lumière dans l'Encyclopédie Diderot et D'Alembert. Le processus était beaucoup plus long et agressif pour le linge que la machine à laver moderne et les détergents. C'est la raison pour laquelle seul les linges de couleur blanc ou écru étaient lessivés. Les vêtement d'apparat quant à eux étaient nettoyés mais pas lavés car le processus aurait retiré leurs couleurs.
De quoi mes premiers savons ont-ils l'air?
Pour terminer, je veux vous montrer les deux savons que j'ai fabriqués avec mon amie. Ils sont inspirés du 18ième siècle.
Le premier est un savon de la haute classe. Le corps gras est de l'huile d'olive et un peu d'huile de ricin a été ajouté pour favoriser la formation de mousse. Les huiles essentielles utilisées ont été des huiles d'agrumes: orange, pamplemousse, citron et clémentine.
Le deuxième savon est un savon plus ''abordable'' à base de saindoux et lui aussi un peu d'huile de ricin pour favoriser la formation de mousse. Les huiles essentielles utilisées sont des répulsifs à insectes naturels: la lavande et le clou de girofle.
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| À gauche, le savon à base de saindoux parfumé à la lavande et clou de girofle À droite, le savon à base d'huile d'olive parfumé aux agrumes |
Voilà, un rare article presque sans photo. J'espère que quelques courageux se seront rendu à la fin de la lecture.
Mlle Canadienne
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