Savon liquide maison à la potasse : pâte, dilution et épaississement

Le savon liquide est un vrai savon, fait à l’hydroxyde de potassium plutôt qu’à l’hydroxyde de sodium, cuit en une pâte ferme puis dissous dans l’eau. Il demande plus de patience qu’un pain de savon, et des chiffres exacts à deux reprises : une fois pour l’alcali, et une fois pour la dilution, parce que le savon fini est surtout de l’eau. Ce guide donne la méthode avec une fournée chiffrée, explique ce que fait le calculateur de dilution et examine de près l’étape que la plupart des recettes ajoutent sans dire pourquoi : la neutralisation.

Pourquoi le savon liquide a besoin du potassium

Une molécule de savon est la même chaîne d’acide gras, quel que soit l’alcali qui l’a faite ; seul le partenaire change. Les savons de sodium cristallisent en refroidissant, et c’est ainsi qu’un pain prend. Les savons de potassium sont bien plus solubles : un savon de potassium se dissout donc en un liquide limpide et le reste à température ambiante. Le manuel de savonnerie de Thomssen, paru en 1922, décrit le savon liquide comme rien de plus qu’un savon de potasse dissous dans l’eau, et c’est encore toute la définition. Le guide NaOH, KOH ou les deux compare les deux alcalis.

Les huiles se comportent à peu près comme dans un pain, avec une question de plus : quelle sera l’épaisseur du savon, et peut-on l’épaissir ?

• L’huile de coco et les autres huiles lauriques moussent vite et se dissolvent très limpides, mais elles donnent un savon fluide que le sel épaissit à peine.
• L’huile d’olive, l’huile de tournesol oléique et les autres huiles riches en acide oléique moussent moins et donnent un savon plus doux et plus épais, qui s’épaissit facilement au sel.
• L’huile de ricin donne un savon très limpide, qui s’épaissit quand même au sel.
• La palme, le suif, le beurre de cacao et les autres graisses riches en acides palmitique et stéarique donnent un savon voilé, parce que leurs savons de potassium cristallisent en refroidissant. Thomssen excluait le suif du savon liquide limpide pour cette raison.

Fisher présente le choix comme un arbitrage entre la mousse et la consistance : surtout de l’huile de coco pour un flacon mousseur, surtout des huiles liquides pour un savon qui coule comme celui du commerce. Les trois recettes ci-dessous se situent entre les deux. Deux autres sont détaillées avec leur méthode : notre savon liquide pour les mains au coco, moitié coco, et notre savon de Castille liquide, tout olive.

Acide oléique tiré du profil d’acides gras de chaque recette dans le calculateur. Classic Bells constate que le sel n’épaissit bien un savon liquide que lorsqu’environ la moitié de ses acides gras sont oléiques : parmi elles, c’est donc le gel douche qui a le plus de chances de s’épaissir au sel.

Deux chiffres qui diffèrent d’une recette de pain de savon

La pureté de l’hydroxyde de potassium

L’hydroxyde de sodium se vend presque pur. L’hydroxyde de potassium, non : l’évaluation de l’OCDE donne le produit industriel à environ 91 % de KOH et 8 % d’eau, et les paillettes sont généralement étiquetées à 90 %. Le calculateur suppose 90 % si vous ne changez rien, et divise le besoin en alcali pur par 0,9 pour donner le poids de paillettes. Laissez le réglage à 100 % avec des paillettes à 90 %, et la pâte manque d’un dixième de son alcali : grasse, trouble et lente à tracer. Une recette qui n’indique pas sa pureté n’est écrite qu’à moitié. Le savon liquide de Grosso, dans The Everything Soapmaking Book, pèse 177 g (6,25 oz) d’hydroxyde de potassium pour 766 g (27 oz) d’huiles de coco, de ricin et de jojoba : un surgraissage de 3,1 % dans notre calculateur si les paillettes sont pures, de 12,8 % avec des paillettes ordinaires à 90 %, bien plus d’huile libre qu’un savon limpide ne peut en porter. Entrez le chiffre de votre étiquette, et gardez le pot fermé. L’hydroxyde de potassium capte l’eau et le dioxyde de carbone de l’air : un pot resté ouvert pèse plus lourd que l’alcali qu’il contient.

Le surgraissage

Un pain de savon garde quelques pour cent d’huile n’ayant pas réagi, en guise de coussin. Dans un savon liquide, cette huile n’a nulle part où aller : elle ne se dissout pas dans la solution de savon, et se voit sous forme de voile ou de film en surface. Le savon liquide se fait donc avec un surgraissage de 0 à 3 %. Avec l’hydroxyde de potassium, le calculateur ajoute une remarque entre 3 et 4 % et un avertissement au-dessus de 4 %. Le guide du surgraissage explique d’où vient cette convention.

Pourquoi pas toujours 0 % ? Parce que le chiffre d’alcali ne vaut que ce que valent les indices de saponification derrière lui, et que les huiles réelles varient à l’intérieur de leurs plages publiées. Fait à 0 %, notre gel douche liquide pourrait se situer n’importe où entre 3,1 % d’excès d’alcali et 2,9 % d’huile en trop, d’après la vérification des plages du calculateur. À 3 %, le pire cas reste un cheveu sous zéro, et le calculateur le signale. À 3,5 %, un demi-point au-dessus de la plage habituelle, le pire cas est de 0,5 % et le meilleur de 6,3 % : la recette ne peut plus sortir en excès d’alcali, et c’est ce qui rend la neutralisation inutile. C’est pourquoi la page du gel douche, la fournée chiffrée et nos deux savons liquides détaillés utilisent tous 3,5 %, et la remarque du calculateur est le prix de cette marge.

L’eau de ce lien pèse trois fois le poids de l’hydroxyde de potassium, une solution à 25 %, la même proportion que la pâte de Fisher. Les pages de recettes du tableau ci-dessus donnent à la pâte plus d’eau, autant que le poids des huiles, ce qui fait une pâte plus molle, plus lente à tracer. Les deux fonctionnent, parce que l’étape de dilution tient compte de l’eau que contient la pâte, quelle qu’elle soit.

Faire la pâte

Un savon de potassium ne trace pas comme un pain. Le mélange épaissit, puis se fluidifie et se sépare, puis revient avec l’aspect d’une purée de pommes de terre ou d’une compote de pommes épaisse, parfois plusieurs fois, avant de prendre enfin en une pâte ferme et opaque qui s’étire comme un caramel mou et que le mixeur peut à peine faire bouger. C’est la trace du savon liquide, et c’est là que commence la cuisson. Grosso décrit le mélange comme laiteux et opaque dès le départ mais fluide, jusqu’à ce qu’il épaississe d’un coup, de grosses bulles remontant à mesure qu’il raffermit : surveillez donc le mixeur. Prenez une marmite de quatre à cinq fois le volume de la fournée : le savon de potasse riche en coco gonfle en saponifiant, et Thomssen dimensionnait ses chaudrons ainsi pour la même raison.

La trace du savon liquide : une pâte ferme et opaque qui s’étire comme un caramel mou. À partir d’ici, on la cuit jusqu’à ce qu’elle devienne translucide.

1. Pesez tout. Passez la recette dans le calculateur avec la pureté indiquée sur l’étiquette de votre hydroxyde de potassium, puis pesez les huiles dans la mijoteuse, l’hydroxyde de potassium dans un récipient sec et l’eau distillée dans un pichet résistant à la chaleur. Pour la fournée chiffrée, cela fait 150 g d’huile de coco, 225 g d’huile d’olive, 75 g d’huile de ricin, 50 g d’huile de tournesol oléique, 111,6 g d’hydroxyde de potassium et 334,7 g d’eau.
2. Préparez la solution de potasse. Dans un endroit aéré, lunettes et gants en place, versez l’hydroxyde de potassium dans l’eau peu à peu et remuez jusqu’à ce qu’il soit dissous. La solution devient très chaude et grésille à mesure que les paillettes tombent. Laissez-la refroidir sous 82 °C (180 °F).
3. Chauffez les huiles. Chauffez les huiles à 65–71 °C (150–160 °F) dans la mijoteuse en position basse.
4. Mixez jusqu’à la trace. Versez la solution de potasse dans les huiles et mixez par impulsions. Continuez au-delà des fausses traces et des séparations, jusqu’à ce que le mélange prenne en une pâte ferme et opaque qui s’étire comme un caramel mou. La pâte de Fisher, faite entièrement d’huiles liquides, a mis 30 à 40 minutes à y arriver.
5. Cuisez jusqu’à ce qu’elle soit translucide. Couvrez la marmite et laissez-la en position basse. Vérifiez au bout de 15 à 20 minutes, puis de nouveau 15 à 20 minutes plus tard, en réincorporant le liquide qui s’est séparé, puis remuez toutes les 30 à 45 minutes. La pâte devient dorée et translucide ; celle de Fisher a mis 2 à 3 heures à devenir translucide dans toute sa masse.
6. Testez-la dans l’eau bouillante. Délayez 28 g (1 oz) de pâte dans 59 ml (2 fl oz) d’eau bouillante et laissez refroidir. Limpide ou à peine voilé : la pâte est prête. Laiteux, ou avec un film qui flotte en surface : encore une heure de cuisson et un second test. Une pâte qui reste laiteuse après cela avait probablement plus d’huile que son alcali ne pouvait en prendre ; c’est quand même du savon, mais il donnera une dilution trouble.
7. Pesez la pâte. Éteignez, laissez la pâte refroidir et pesez-la en entier. Elle pèsera moins que les ingrédients, parce qu’une partie de l’eau est partie en vapeur, et la dilution a besoin du chiffre réel.
8. Diluez-la au poids. Calculez l’eau avec le calculateur de dilution, comme ci-dessous. Ajoutez-en la plus grande partie chaude à la pâte, ou à la partie de la pâte que vous voulez utiliser, et brisez doucement les grumeaux sans faire mousser. Couvrez et laissez reposer plusieurs heures ou une nuit, et n’ajoutez le reste que si le savon est encore trop épais une fois revenu à température ambiante.
9. Laissez décanter, parfumez et mettez en flacon. Laissez reposer le savon dilué une à deux semaines, puis séparez le savon limpide d’un éventuel dépôt. Testez un parfum sur un petit échantillon avant de parfumer la fournée, et mettez le savon en flacons propres.

Le test de cuisson. Une pâte terminée se dissout limpide ou à peine voilée (à gauche) ; une pâte inachevée reste laiteuse et demande encore une heure.

Diluer : combien d’eau

C’est à la dilution que les recettes de savon liquide cessent de s’accorder, parce que « une part de pâte » ne veut rien dire tant qu’on ne sait pas combien d’eau la pâte contient déjà. Le calculateur de dilution du savon liquide prend quatre chiffres : le poids de votre pâte après la cuisson, les huiles de la fournée, l’hydroxyde de potassium pur, c’est-à-dire les paillettes pesées multipliées par leur pureté (111,6 g à 90 % font 100,4 g), et la concentration voulue. Il compte comme savon les huiles plus l’hydroxyde de potassium pur, parce que la saponification conserve la masse : le savon et la glycérine pèsent ce que pesaient le corps gras et l’hydroxyde. Il traite tout le reste de la pâte comme de l’eau, et vous donne l’eau à ajouter : le savon divisé par la concentration visée, moins la pâte. Le calculateur de savon liquide fait les deux moitiés au même endroit : l’hydroxyde de potassium et l’eau de la pâte à partir des huiles, puis l’eau à ajouter une fois la pâte pesée, avec une vérification que votre surgraissage ne peut pas donner un excès d’alcali.

Disons que la fournée chiffrée pèse 920 g une fois cuite. Ses 600,4 g de savon en font une pâte à 65 %. À 20 %, elle devient 3002 g de savon liquide : il lui faut donc 2082 g d’eau.

Simples points de départ : ce sont les huiles qui décident de l’épaisseur obtenue à une concentration donnée.

Ajoutez l’eau chaude ; bouillante, elle convient. Une pâte se dissout en plusieurs heures et paraît obstinément grumeleuse pendant presque tout ce temps : laissez-la donc une nuit avant de décider qu’elle a besoin de plus d’eau. Gardez de côté le dernier dixième, parce qu’un savon trop fluide ne peut pas être rattrapé, alors qu’un savon un peu épais se corrige en une minute. Jugez-le à température ambiante, puisque le savon liquide épaissit, et peut se troubler, en refroidissant. Utilisez de l’eau distillée pour la dilution comme pour la pâte : la remarque de Thomssen selon laquelle l’eau dure forme des savons insolubles, qui se déposent en sédiment, reste valable. Rien ne vous oblige non plus à tout diluer d’un coup. La pâte se conserve dans un pot fermé (Fisher et Grosso la gardent au réfrigérateur) : ne diluez donc que ce que vous utiliserez bientôt.

Grosso dilue avec le poids même de la pâte en eau, portée à ébullition puis laissée frémir à découvert 15 à 30 minutes, jamais sans surveillance, parce qu’une casserole couverte déborde. Pour sa recette, cela donne un savon concentré, environ un tiers de savon selon le calcul du calculateur de dilution, et elle trouve qu’un flacon mousseur le demande plus fluide.

Pourquoi il se trouble, et comment l’éclaircir

Fisher, comme beaucoup de savonniers, laisse reposer le savon dilué une à deux semaines pour que le voile se dépose, puis transvase le savon limpide dans un autre flacon. Les fabricants de savon liquide appellent parfois ce temps de repos « séquestration », ce qui embrouille les choses, parce que pour un chimiste séquestrer signifie lier le calcium et le magnésium de l’eau dure avec un chélatant comme le citrate de sodium. Les deux aident : la décantation retire ce qui s’est déjà formé, et un chélatant empêche dès le départ les minéraux de l’eau dure de former un dépôt. Les usines de Thomssen allaient plus loin, en refroidissant leur savon liquide et en le filtrant à froid, pour que tout ce qui avait tendance à cristalliser le fasse avant la mise en flacon. Le guide de l’eau dure explique ce dépôt.

Neutraliser : ce que font vraiment le borax et l’acide citrique

Beaucoup de recettes de savon liquide finissent par « neutraliser » le savon avec du borax ou de l’acide citrique. Fisher incorpore deux cuillères à soupe d’une solution de 28 g de borax dans 113 g d’eau chaude pour chaque 454 g (1 lb) de pâte, en raisonnant que le savon liquide se fait à 0 % de surgraissage et que tout excès d’alcali doit être tamponné. Certaines recettes, surtout anciennes, allaient plus loin et étaient conçues avec un léger excès d’alcali, qu’il fallait ensuite neutraliser (Classic Bells). Que tout cela serve à quelque chose dépend d’une seule question : y a-t-il de l’alcali en trop dans la pâte ?

Le savon ne peut pas être neutre

Une solution de vrai savon est alcaline, vers pH 9 à 10, parce que le savon est le sel d’un acide faible et d’une base forte : 53 des 64 savons de toilette d’une enquête indienne mesuraient entre 9 et 10 (le guide du pH du savon explique pourquoi certains savons affichent plus). Cette alcalinité appartient au savon lui-même, pas à un alcali libre. Les acides gras ne gardent leur potassium que jusqu’à environ pH 8 à 10. Kanicky et Shah ont mesuré leur pKa apparent, le pH auquel ils sont pour moitié savon et pour moitié acide libre, à 10,15 pour l’acide stéarique, 9,85 pour l’oléique, 9,24 pour le linoléique et 8,28 pour le linolénique. Faites descendre le pH d’un savon liquide vers 7 et une part croissante du savon redevient acide gras libre, qui ne se dissout pas : le savon se trouble, puis se sépare. La seule chose qu’un neutralisant puisse utilement retirer, c’est l’hydroxyde que les huiles n’ont jamais utilisé.

Le borax

Dissous, le borax devient un mélange à parts égales d’acide borique et de borate, et c’est pourquoi une solution de borax sert à étalonner les pH-mètres : le NIST certifie une solution à 0,01 mol/kg à pH 9,195 à 25 °C. La moitié acide borique peut fixer de l’hydroxyde, environ 0,29 g d’hydroxyde de potassium par gramme de borax (deux hydroxydes par unité formulaire du décahydrate, qui pèse 381,37 g/mol). Le borax absorbera donc un petit excès d’alcali, et il ne peut pas faire descendre le savon bien en dessous de pH 9, parce qu’il est lui-même un tampon à 9,2. La dose de Fisher, quelques grammes de borax pour 454 g de pâte, peut absorber un ou deux grammes d’hydroxyde de potassium : une taille raisonnable pour un petit excès, et inutile sans excès. Dans une pâte sans alcali en trop, il n’a rien d’utile à faire. Sa moitié acide borique prend alors un peu de potassium au savon, et, en tant que sel, il épaissit certains savons, ceux qui sont riches en coco d’après l’expérience de Fisher, et en trouble ou en sépare d’autres (Classic Bells).

Il y a aussi une raison légale de s’en passer. L’acide borique et les borates, borax compris, figurent sur la liste des substances interdites dans les produits cosmétiques dans l’UE, où le règlement (UE) 2019/1966 les a inscrits, et en Grande-Bretagne, qui a conservé les mêmes entrées. Le Canada autorise l’acide borique et ses sels jusqu’à 5 %, avec des avertissements sur l’étiquette. Un savon liquide vendu dans l’UE ou en Grande-Bretagne ne peut pas contenir de borax du tout.

L’acide citrique

L’acide citrique est un véritable acide : chaque gramme de poudre anhydre neutralise 0,88 g d’hydroxyde de potassium, ou 0,62 g d’hydroxyde de sodium, le chiffre qu’utilise le calculateur quand l’acide citrique entre dans un pain de savon. Si une pâte contient de l’alcali en trop, l’acide citrique le retire, et le citrate de potassium qu’il forme aide même contre l’eau dure. Mais une fois l’alcali en trop disparu, l’acide se met à prendre le potassium du savon lui-même et laisse de l’acide gras libre derrière lui. C’est un surgraissage par un autre chemin, qui apporte le voile et le film huileux qu’un surgraissage bas devait justement éviter. Classic Bells rapporte le même effet avec le bicarbonate de soude, qui se comporte comme un acide faible dans le savon.

Quand cela vaut la peine

Seulement quand la pâte contient vraiment de l’alcali en trop : une recette calculée à 0 % ou presque, un hydroxyde de potassium plus pur que le chiffre entré, ou une erreur de pesée. Commencez par les chiffres. La vérification des plages du calculateur vous dit si la recette pourrait seulement sortir en excès d’alcali, et si vous doutez de vos paillettes, le guide NaOH et KOH montre comment mesurer leur pureté avec de l’acide citrique. Tester la pâte elle-même est plus difficile. La phénolphtaléine, l’indicateur qui vire au rose en milieu alcalin, colore un savon aqueux qu’il contienne ou non de l’alcali libre. Thomssen prévenait en 1922 que, dans un savon contenant beaucoup d’eau, la dissociation du savon lui-même peut le faire virer au rose « in spite of the fact the mass is on the acid side », et il dissolvait ses échantillons dans l’alcool, où l’indicateur ne répond qu’à l’alcali libre. Le guide du pH du savon explique cette méthode et ses limites. Si une pâte s’avère bel et bien en excès d’alcali, le remède le plus propre est celui des savonniers d’autrefois : y cuire un peu plus d’huile, pesée avec le calculateur, pour que l’alcali en trop devienne du savon supplémentaire. Thomssen corrigeait exactement ainsi les savons mous trop alcalins. Mieux encore, calculez dès le départ avec un petit surgraissage, comme le fait la fournée chiffrée, et l’étape disparaît.

L’épaississement

Le savon de potassium dilué est naturellement fluide, et l’épaisseur qu’il peut atteindre dépend surtout des huiles. Sans épaississant synthétique, il y a deux façons de lui donner du corps : mettre moins d’eau, ou ajouter du sel.

Le sel agit sur la forme des micelles du savon, les amas que forment les molécules de savon dans l’eau. En présence de sel, l’oléate de potassium construit de longues micelles filiformes qui s’enchevêtrent en un réseau et rendent le liquide épais et élastique ; c’est un système que les physico-chimistes étudient précisément pour ce comportement (Molchanov et ses collègues). Cela concorde avec ce que constatent les savonniers : le sel épaissit les savons riches en acide oléique et fait peu de chose pour ceux qui sont riches en coco, et Fisher a constaté que l’eau salée pouvait amener un savon d’huiles liquides presque jusqu’au gel.

Préparez une solution de sel à 20 % : Fisher dissout 28 g de sel dans 113 g d’eau chaude. Essayez-la sur un échantillon de 100 g de savon avant de saler la fournée. Ajoutez-la à un savon à température ambiante par petites étapes, en commençant vers 0,2 % de sel par rapport au poids du savon (1 g de solution pour 100 g de savon), remuez doucement et attendez une heure avant de juger, parce que l’épaississement met du temps à se développer. Arrêtez-vous dès qu’une dose ne change plus rien ou que le savon devient plus fluide : passé son maximum, davantage de sel le fluidifie de nouveau. Classic Bells situe la plage utile entre 0,2 et 2 % de sel.

Le sel de table est ce qu’utilisent la plupart des savonniers, Fisher et Classic Bells parmi eux. Il échange bien une partie du potassium du savon contre du sodium, et c’est ainsi que les anciens savonniers transformaient le savon mou de potasse en savon dur de soude (Thomssen), et les savons de sodium sont les moins solubles des deux. Si le sel trouble votre savon, le chlorure de potassium épaissit sans apporter de sodium.

Le parfum change aussi l’épaisseur. Fisher teste chacun en incorporant une demi-cuillère à café dans 85 g (3 oz) de savon tiède et en attendant une demi-heure, parce que certains parfums épaississent le savon, d’autres le fluidifient et d’autres le troublent. La fluidification a une cause probable : dans l’étude sur l’oléate de potassium, l’ajout d’un hydrocarbure retransformait les micelles filiformes en sphères et réduisait la viscosité de jusqu’à quatre à cinq ordres de grandeur. Parfumez à 0,5 à 1 % du savon fini pour commencer (Classic Bells ; Fisher va jusqu’à 2 %), et voyez le guide pour parfumer le savon pour les limites.

Garder le savon dilué propre

La pâte contient environ deux tiers de savon et se conserve bien dans un pot fermé. Le savon dilué est aux quatre cinquièmes de l’eau, et tout ce qui est surtout de l’eau peut voir pousser bactéries et moisissures une fois qu’elles y ont pénétré. Les études sur les distributeurs de savon liquide montrent à quel point cela arrive facilement. Environ un distributeur à remplissage en vrac sur quatre dans les toilettes publiques s’est révélé contaminé, et dans une école primaire, se laver les mains avec le savon de tels distributeurs a multiplié par 26 les bactéries Gram négatif sur les mains des élèves et du personnel (Zapka et ses collègues). Dans des hôtels allemands, 70 % des distributeurs à pompe rechargeables étaient contaminés, contre 11 % des distributeurs non rechargeables, et la porte d’entrée s’est révélée être l’orifice d’équilibrage de pression de la pompe (Lucassen et ses collègues). Aucune des deux études ne portait sur un savon de potasse artisanal. Le vrai savon se conserve en partie tout seul, mais d’autant moins qu’il est dilué (Classic Bells), et un pH élevé n’est pas un conservateur.

• Diluez uniquement à l’eau distillée. Le miel, l’aloe vera, le lait, la bière et tout ce qui apporte du sucre, de l’amidon ou des protéines nourrissent les microbes (Classic Bells).
• Lavez et séchez flacons et pompes avant de les remplir. Ne complétez jamais un flacon à moitié vide ; videz-le, lavez-le et remplissez-le à nouveau.
• Gardez la pâte, et diluez-en un peu à la fois.
• Si vous vendez du savon liquide, il lui faut un conservateur efficace à pH 9 à 10, et ils sont rares : vérifiez donc la plage de pH qu’indique votre fournisseur ; c’est un challenge test sur le savon fini qui permet de montrer qu’il fonctionne. Le guide de l’évaluation de la sécurité explique ce que cela implique dans l’UE et au Royaume-Uni.

Râper un savon dans l’eau, ce n’est pas la même chose

Beaucoup de recettes vendues comme « savon liquide naturel » râpent un savon du commerce dans de l’eau chaude, ou diluent un savon liquide du commerce. Cela dissout le savon de quelqu’un d’autre au lieu d’en fabriquer, et le savon de sodium ne reste pas dissous de bonne grâce : Classic Bells a testé de tels mélanges et les a trouvés utilisables quelques jours à une ou deux semaines avant que leur épaisseur ne dérive, et Grosso a obtenu un mélange visqueux et collant qui s’est séparé presque aussitôt et a séché en croûte. Un savon qui coule et continue de couler doit être un savon de potassium, et cela veut dire faire la pâte.

Le savon de potasse dilué seulement en partie, ou pas du tout, forme la famille des savons mous et des savons crème, que traite le guide du savon crème.