Verslag CHG-symposium over de geschiedenis van zeep en wasmiddelen
Op woensdagmiddag 4 oktober 2017 organiseerde de CHG een symposium over de geschiedenis van zeep en wasmiddelen. Het symposium werd gehouden in de fraaie Boothzaal van de Universiteitsbibliotheek van de Universiteit Utrecht. De vier lezingen werden in het Engels gehouden ten behoeve van buitenlandse studenten van de universiteit. Een dertigtal personen onder wie acht studenten woonden het geslaagde symposium bij (klik hier voor enkele foto’s).
Naast de vier lezingen was er een kleine tentoonstelling ingericht met historische boeken en reclamemateriaal over zeep en wasmiddelen uit het bezit van CHG-bestuurslid Jacob van Dijk. De zaal was open vanaf 12 uur en de deelnemers konden met een kopje koffie in de hand de reclame-uitingen bekijken tot om 13 uur het symposium begon. Vervolgens was het aan CHG-voorzitter Rob van Veen om de vier sprekers in te leiden en de discussie op ordentelijke wijze te laten verlopen.
Lezingen
Paul Birker: Washing…..rituals, traditions, and a bit of chemistry
Paul Birker presenteerde een mooi overzicht van de geschiedenis van het wassen gelardeerd met veel details. Van de herkomst van het woord zeep (verwijzend naar de berg Sapo) tot de betekenis van het zeepmerk Persil (samentrekking van peroxoboraat en silicaat). Hij startte zijn verhaal met een overzicht van de wasculturen in de verschillende delen van de wereld en hoe die zich in de loop van de tijd hebben ontwikkeld. In de Westerse wereld overheerst al jaren het wassen met een machine, maar in Azië wordt de was nog veel met de hand verricht. Zo geldt in India een wasmachine als een statussymbool dat niet wordt gebruikt.
Bij het reinigen van textiel spelen de factoren water, tijd, arbeid door mens of machine, temperatuur en chemie (de zeep) ieder hun rol voor het bereiken van het gewenste schone resultaat. Er is water genoeg in de wereld maar slechts 2,5% is zoet water dat geschikt is om mee te wassen. Het wasproces kan worden bewerkstelligd op diverse manieren: in een teil met gebruik van handen of voeten, slaan van wasgoed op stenen tot ronddraaien in een machine. In plaats van koken wordt in moderne wasmachines een milde temperatuur toegepast. Essentieel blijft echter de zeep. Al meer dan 2000 jaar wordt zeep gemaakt door de omzetting van natuurlijke vetten met een alkalische stof. De Egyptenaren in de Oudheid vervaardigden zeep met in de natuur voorkomend natron (natriumcarbonaat). Ook urine werd toegepast bijvoorbeeld door de Romeinen. In een Duits tijdschrift uit 1928 wordt het gebruik van urine echter nog altijd genoemd. Pas in de negentiende eeuw wordt daarvoor natrium- en kaliumhydroxide toegepast.
De kennis om zeep te maken kwam rond het jaar 750 met de Arabieren Europa binnen. Begonnen als een kleine industrie expandeerde de zeepindustrie in de negentiende eeuw. Vetten waren wel al ruim voorhanden maar niet de alkalische middelen. Dit veranderde door de ontwikkeling van het Le Blanc- en Solvay-proces om soda te maken. In 1885 bracht de Britse zeepfabrikant William Lever het merk Sunlight op de markt. Zijn visie was dat wassen met ‘zonlicht’ een plezier moest zijn in plaats van een arbeid. Sindsdien is er nog veel veranderd. De moderne wasmiddelen, ontwikkeld om te wassen met een wasmachine, bevatten 10-20 functionele componenten maar weinig echte zeep. De kunst is al die componenten, van bleekmiddelen tot enzymen, in balans te houden.
Jan Meijer: Development of modern detergents at Procter & Gamble
Als oud-medewerker van het Amerikaanse bedrijf Procter & Gamble lichtte Jan Meijer het ontstaan ervan toe. In 1837 opgericht uit de samenwerking tussen de kaarsenfabrikant William Procter en zeepzieder James Gamble. De expansie vond plaats ten tijde van de Amerikaanse burgeroorlog (1861-1865) en kort daarna door het op de markt brengen van de toen populaire zeep Ivory. Een zeep gebaseerd op vetzuren gemengd met enkele andere bestanddelen met als resultaat ‘It floats!’
Maar tijden veranderen. Fabrikanten krijgen geregeld te maken met strengere regelgeving en milieueisen. En de klant stelt hogere eisen en wil wassen met machines en niet in een tobbe. Een heel scala aan huis-, tuin- en keukenvlekken moet vanzelfsprekend allemaal uit verschillende soorten kleding, gemaakt van natuurlijke en synthetische materialen, verwijderd kunnen worden. De weg naar de synthetische wasmiddelen werd ingeslagen gebaseerd op benzeensulfonaten met een lange alkylketen (C10-C16). De ketens moeten recht zijn omdat anders het wasmiddel niet snel wordt afgebroken in het milieu met schuimvorming in rivieren tot gevolg.
Na de Tweede Wereldoorlog werd het wasmiddel Tide (‘I work, you rest...!’) door Procter & Gamble op de markt gebracht. Een heel scala aan chemische stoffen (anionisch, kationisch, amfoteer of neutraal) werd onderzocht ter verdere verbetering. Sommige toegevoegde chemicaliën gaven problemen zoals polyfosfaten. Alhoewel een ondergeschikt deel van de totale fosfaatbelasting van het milieu, leverden ze een bijdrage aan de eutrofiëring van oppervlaktewateren en werden daarom door de wetgever geweerd. Andere producten om calcium- en magnesiumionen uit waswater te verwijderen zoals zeolieten voldoen wel. Met als resultaat een waspoeder met meer dan 20 bestanddelen, ieder met zijn eigen activiteit maar zodanig bijeengebracht dat bijvoorbeeld het bleekmiddel de enzymwerking niet verstoort. Vloeibare wasmiddelen stellen nog hogere eisen omdat de bestanddelen in het mengsel stabiel moeten zijn. Tide is nog altijd een populair wasmiddel en Procter & Gamble blijft onafgebroken werken aan zijn producten om de klanten tevreden te stellen en de concurrentie voor te blijven.
Ton van Helvoort: Soaps & Detergents at Unilever
Na een koffiepauze, om de deelnemers tevens de gelegenheid te geven om de tentoonstelling te bekijken, werd het programma vervolgd door Ton van Helvoort over de productie en innovatie van wasmiddelen bij Unilever. Als zelfstandig onderzoeker op het gebied van de wetenschapsgeschiedenis deed hij voor de Stichting Historie der Techniek onderzoek naar de geschiedenis van Unilever Research & Development (R&D) te Vlaardingen.
Na de introductie van het merk Sunlight door de Britse zeepfabrikant Lever Brothers groeide de jaarlijkse omzet spectaculair van 300 ton in 1885 naar 66.000 ton in 1905. In Port Sunlight (Merseyside) werd aan het einde van de negentiende eeuw een groot industriecomplex gebouwd. In 1929 ontstond het bedrijf Unilever uit de fusie van Lever Brothers met de Nederlandse Margarine Unie. Na de Tweede Wereldoorlog kwam de dringende noodzaak om veranderingen in te voeren na de succesvolle introductie van het synthetische wasmiddel Tide door Procter & Gamble. Zeep gemaakt uit vetzuren en alkali was ongeschikt voor machinaal wassen en had zijn tijd dus gehad. Door een sterke octrooipositie van Procter & Gamble bij de nieuwe synthetische detergenten en zogeheten ‘builders’ had Unilever een achterstand in te halen. Tot de jaren vijftig werd het onderzoek naar wasmiddelen uitgevoerd in Port Sunlight. In Nederland werd naast de fabriek van Lever Zeep te Vlaardingen het Unilever Research Laboratorium (URL) opgericht dat in 1956 zijn poorten opende. Met aanvankelijk in Vlaardingen R&D voor de voedseltak van het bedrijf, volgde al snel ook R&D voor de wasmiddelentak.
Het synthetische zeepmerk Omo kwam in 1952 op de Nederlandse markt. Het daarin toegepaste bleekmiddel natriumperboraat werkt alleen bij hoge temperatuur; om ook op lagere temperatuur te kunnen wassen werd daaraan TAED (tetra-acetylethyleendiamine) toegevoegd. Unilever verbeterde in de jaren zestig en zeventig zijn technologische positie tegenover de concurrentie. Samenwerking met anderen werd aangegaan waar nodig. In het begin van de jaren zestig begon Unilever met onderzoek op het gebied van enzymen. Na de doorbraken op het gebied van de biotechnologie in de jaren zeventig werd dat type onderzoek samen uitgevoerd met de Rijksuniversiteit Groningen dat over de juiste analysemethoden - zoals röntgendiffractie van enzymkristallen - beschikte om de eiwitten of vetten splitsende enzymen te karakteriseren. Waarna nog een groot aantal stappen volgden voordat het uiteindelijk deel uitmaakte van een commercieel wasmiddel.
Om in de concurrentiestrijd met Procter & Gamble een flinke klap te maken werd aan Omo een mangaankatalysator toegevoegd, het detergent compact gemaakt en werd het merk in 1994 als Omo Power gelanceerd met de slogan ‘het wasmiddel opnieuw uitgevonden’. Het middel bleek te krachtig en bij verkeerde temperatuur tastte het de textiel aan. De concurrent maakte er snel gebruik van om hun marktaandeel ten opzichte van Omo te verbeteren.
Binnen de Research & Development van multinationals is steeds minder ruimte voor nieuwsgierigheid gedreven onderzoek. De R&D staat in nauw contact met de business. Daarom verhuist de voedseltak van Unilever R&D Vlaardingen binnenkort naar Wageningen. En het ontwikkelingswerk aan detergenten trekt zich terug naar Port Sunlight. Unilever zal een nieuwe balans moeten vinden tussen de productie van wasmiddelen met geringe financiële marge en - vanwege de heftige concurrentie - de noodzaak om wasmiddelen te blijven innoveren.
Joen Hermans: The role of metal soaps in the ageing of oil paintings
De laatste voordracht van Joen Hermans voerde de deelnemers van de traditionele rol van zeep als schoonmaakmiddel naar een ongewenste rol in de schilderkunst. Hij promoveerde recent op 9 mei 2017 cum laude aan het Van 't Hoff Institute for Molecular Sciences van de Universiteit van Amsterdam op het onderwerp van zijn lezing waarbij kunst en chemie samengaan (klik hier voor meer informatie).
Op het zeventiende eeuwse beroemde schilderij ‘Gezicht op Delft’ van Johannes Vermeer zijn witte plekjes te zien. Instrumenteel chemisch onderzoek van die vlekjes met elektronenmicroscopie, massa- en infraroodspectrometrie wijst erop dat metalen als lood en zink een reactie zijn aangegaan met de lijnzaadolie van het olieverfschilderij. Na het opbrengen van de lijnzaadolie polymeriseren en oxideren de onverzadigde C16- en C18-vetzuren tijdens het drogen aan de lucht tot een polymeer netwerk met eindstandige carboxylgroepen. Metaalionen uit de verfpigmenten loodwit of zinkwit migreren naar deze carboxylgroepen onder vorming van zouten oftewel uitgekristalliseerde metaalzepen. Dit zijn de ontstane witte vlekjes op het schilderij van Vermeer en op vele andere kunstwerken. Bij restauratie worden oude schilderijen voorzichtig schoongemaakt met diverse oplosmiddelen. Maar die middelen kunnen niet worden gebruikt om de gevormde metaalzepen te verwijderen. De metaalzepen kunnen feitelijk ook niet worden verwijderd omdat er dan gaatjes in de schildering zullen ontstaan.
Onderzoek aan verfmonsters vereist niet alleen stukjes van het schilderij maar is bovendien analytisch gezien uiterst complex. Het mechanisme van de vorming van de metaalzepen werd daardoor mede onderzocht aan de hand van modelsystemen en de resultaten van dat onderzoek werden gepresenteerd. Zo geeft het reactieproduct van een onverzadigd hexaancarbonzuur en zinkionen een vergelijkbare infraroodabsorptie bij de carboxylaatfrequentie als die van een verfmonster. Uit het onderzoek blijkt dat de vorming van de metaalzepen onomkeerbaar is, de metaalionen migreren niet terug naar waar ze zijn aangebracht tijdens het schilderen op het doek. Deze veroudering is dan ook niet te stoppen maar wel te volgen en te voorspellen met een ontworpen simulatiemodel.
Oktober 2017
Eric R.J. Wils
