Sabonete e água dura: resíduo, quelantes e enxágue

A dureza da água é, pela sua definição mais antiga, uma medida do que a água faz com o sabão. O documento de referência da Organização Mundial da Saúde sobre o tema abre assim: “Water hardness is the traditional measure of the capacity of water to react with soap, hard water requiring considerably more soap to produce a lather.” Este guia acompanha essa reação da pia até a pele, põe números nela e separa o que de fato ajuda daquilo que quem faz sabão espera que ajude.

O que é a dureza

A água dura carrega cálcio e magnésio dissolvidos, recolhidos do calcário e do giz, com quantidades menores de ferro, manganês e outros metais. Ela é expressa em miligramas de carbonato de cálcio por litro, sejam quais forem os íons de fato, e o documento de referência da OMS sobre a dureza usa as faixas habituais.

OMS, Hardness in Drinking-water (2011). A companhia de abastecimento de água publica o número da sua região.

Uma conversão prática: divida o número por 100 para obter milimols de cálcio e magnésio por litro. A água a 300 mg/L traz 3 mmol deles em cada litro.

O que acontece quando o sabão encontra a água dura

Uma molécula de sabão é uma cadeia de ácido graxo com uma carga negativa numa ponta, equilibrada na barra por um íon de sódio. Na água, o sódio se afasta. Um íon de cálcio ou de magnésio tem duas cargas positivas, então se liga a duas moléculas de sabão de uma vez, e o composto que eles formam é insolúvel:

2 sabão⁻ + Ca²⁺ → sabão de cálcio (sólido)

Esse sólido é o resíduo. O manual de saboaria de Thomssen, de 1922, chama esses compostos de “insoluble soaps of lime and magnesia”, sabões insolúveis de cal e magnésia, e observa que eles “act as inert bodies as far as their value for the common use of soap is concerned”. Não fazem espuma nem limpam, e o sabão que foi parar neles está perdido. A espuma só se forma depois que a dureza da água foi consumida, e é por isso que a água dura pede mais sabão para a mesma espuma.

A perda é fácil de calcular. Duas moléculas de sabão por íon, vezes o peso de uma molécula de sabão, dão o sabão que cada litro destrói.

Massas molares médias tiradas do meio da faixa de SAP de cada óleo, na página dele: cerca de 305 g/mol para o sabão de sódio de azeite de oliva e 228 g/mol para o de óleo de coco.

Onde o resíduo se forma depende da proporção entre sabão e água. Enquanto você faz espuma, muito sabão encontra pouca água, a dureza dessa água é consumida de uma vez e o resto do sabão espuma. No enxágue, um restinho de sabão encontra litros de água dura, e quase todo ele acaba como sabão de cálcio: na pia, como o anel cinzento que a OMS chama de “bathtub ring”, e em você.

O mesmo sabão agitado em água branda (à esquerda) e em água dura (à direita). A água dura fica turva com sabão de cálcio e segura pouca espuma.

Na pele e no cabelo

O resíduo não vai todo pelo ralo. Tanaka e colegas dizem isso com todas as letras: “Mineral ions in tap water react with fatty acids in soap, leading to the formation of insoluble precipitate (metallic soap) on skin during washing.” Na parte do estudo feita com pessoas, lavar-se com água branda ultrapura por quatro semanas reduziu o ressecamento e a coceira em quem tinha pele seca.

As melhores medições são de um tensoativo sintético, e não de sabão. Danby e colegas lavaram áreas de teste na pele de 80 voluntários com lauril sulfato de sódio em águas de durezas diferentes. A água dura, a cerca de 395 mg/L, deixou na pele 2,8 vezes mais tensoativo do que a água deionizada, e o abrandamento por troca iônica para menos de 25 mg/L reduziu muito o resíduo. O resíduo aumentou a perda de água pela pele e causou irritação, sobretudo em pessoas com eczema portadoras de uma mutação no gene da filagrina.

O que isso significa para a pele no dia a dia é menos claro. Num ensaio randomizado com 336 crianças com eczema que moravam em regiões de água dura, instalar um abrandador de água por troca iônica não trouxe melhora adicional na gravidade do eczema ao longo de 12 semanas (Thomas e colegas, 2011). A água dura deixa mais tensoativo na pele; o quanto isso importa varia de pessoa para pessoa, e a evidência de que abrandar a água ajuda no eczema é fraca.

No cabelo a química é a mesma, embora não tenhamos encontrado nenhum estudo controlado sobre sabonete em barra no cabelo em água dura. O sabão de cálcio que fica no cabelo é a razão pela qual um enxágue ácido faz parte de lavar o cabelo com sabão de verdade: um ácido diluído, vinagre ou ácido cítrico em água, transforma o sabão de cálcio de volta em ácido graxo livre e num sal de cálcio solúvel, que sai no enxágue. O guia de shampoo em barra trata do enxágue, e a nossa receita de shampoo em barra conta com ele.

Por que o sabão de coco se sai melhor

O sabão feito de óleo de coco ou de palmiste tem três vantagens em água dura ou salgada, e elas têm causas diferentes.

Continua dissolvido na salmoura. O sal expulsa o sabão da solução; os saboeiros industriais usam isso, a salga (“salting out”), para separar o sabão da solução de soda. O manual de Simmons e Appleton, de 1908, registra que o sabão de sebo é o mais fácil de salgar e que “soaps made from cocoa-nut and palm-kernel oils require very large amounts of salt to grain out thoroughly”, porque se dissolvem em salmoura fraca. É por isso que os sabões marinhos, feitos para lavar com água do mar nos navios, eram de óleo de coco ou de palmiste: são “soluble in brine”, solúveis em salmoura, e portanto “capable of use in sea-water”. Thomssen dá a mesma razão para o nome: o sabão marinho forma com facilidade “a lather with salt water”, uma espuma com água salgada.

Perde menos em peso. A dureza destrói o sabão molécula por molécula, e as moléculas do sabão de coco são mais leves, então o mesmo litro custa cerca de um quarto a menos de sabão em peso: 1,37 g contra 1,83 g de sabão de azeite a 300 mg/L.

Dissolve-se em água fria. Abaixo de uma temperatura chamada ponto de Krafft, um sabão de sódio se comporta como um sal pouco solúvel e não forma micelas. Para o laurato de sódio, o principal sabão do óleo de coco, esse ponto fica em cerca de 25 °C (77 °F), e para o miristato em 45 °C (113 °F). Para o palmitato e o estearato, que formam boa parte do sabão de palma e de sebo, fica em 60 °C (140 °F) e 71 °C (160 °F) (Raiguel e colegas, 2025). Uma barra de coco solta sabão na água fria depressa, o suficiente para dar conta da dureza na espuma e ainda sobrar.

Nada disso impede o resíduo. A água do mar é o caso extremo: na composição de referência, ela traz 0,41 g de cálcio e 1,28 g de magnésio por quilo, uma dureza de cerca de 6300 mg/kg em carbonato de cálcio, 35 vezes o limite a partir do qual a OMS considera a água “very hard”. Cada litro dela pode transformar cerca de 30 g de sabão de coco em sabão de magnésio e de cálcio. O sabão marinho funciona porque a espuma na sua pele concentra muito sabão em pouquíssima água, e não porque a química o poupe.

As vantagens do coco vêm com o seu defeito: o sabão dele limpa de forma agressiva. O nosso sabonete spa de sal rosa, com 70 % de óleo de coco, leva 18 % de superfat (superengorduramento) por esse motivo, e uma barra 100 % coco, 20 %. Nenhum dos dois enxágua limpo em água dura: uma barra de sal forma resíduo como qualquer outro sabão. O guia de barras de sal trata desse equilíbrio.

O que um quelante na barra pode fazer

Quelantes como o EDTA e o citrato de sódio se ligam ao cálcio e ao magnésio, e os saboeiros os acrescentam às barras em parte por esse motivo. O problema é a aritmética. Um quelante na barra só vai para a água na mesma velocidade que o sabão, e cada molécula consegue segurar no máximo um íon de cálcio ou de magnésio.

Um íon de cálcio ou de magnésio por molécula de quelante. Isso é um teto: o citrato se liga ao cálcio com muito menos força que o EDTA e, na prática, segura menos. Os números do citrato são para um lote de 1000 g de óleos, de cerca de 1,4–1,5 kg.

Então um quelante na barra não tem como resolver o enxágue. O EDTA nas doses de sabonete em barra está lá para outro trabalho, prender o ferro e o cobre que provocam o ranço, assunto do guia de antioxidantes e quelantes; a Dow também inclui a espuma fraca e o enxágue ruim entre os problemas que os íons metálicos causam no sabonete em barra. O citrato de sódio é o que os saboeiros dosam contra a dureza, “more for hard water, less for soft”, nas palavras de um guia de fornecedor. Mas o citrato é um quelante fraco, e a Nouryon, que fabrica um mais forte, relata que acrescentar citrato a um sabonete líquido em água de dureza média teve “limited benefit”, benefício limitado, para impedir o resíduo. A nossa busca não encontrou nenhum teste de citrato numa barra artesanal em água dura.

O que funciona age sobre a água ou sobre a química da lavagem:

1. Água mais branda. Um abrandador por troca iônica troca o cálcio e o magnésio por sódio, que o sabão tolera. Os resíduos de Danby caíram muito abaixo de 25 mg/L.
2. Um enxágue ácido, sobretudo para o cabelo, que remove o sabão de cálcio já depositado.
3. Outro agente de limpeza. Os tensoativos não iônicos não reagem com os íons da dureza como o sabão e os outros tensoativos aniônicos, observa a Nouryon. Os aniônicos não são imunes: o lauril sulfato de sódio foi o tensoativo que Danby mediu. Se você quer fazer uma barra que não seja sabão, a calculadora de syndet faz as contas.

Fazer sabonete com água dura da torneira

A água da receita é outra história, diferente da água com que você se lava, e nela a dureza quase não importa. Um sabonete de azeite com 1000 g de óleos e concentração da soda de 33 % usa 261,2 g de água. A 300 mg/L, essa água traz 0,78 mmol de cálcio e magnésio, o bastante para estragar 0,48 g de sabão num lote de 1390 g: 0,03 %. Isso não muda a espuma nem a dureza da barra. Também não é o pó branco numa barra em cura, que é cinza de soda, formada a partir da soda e do ar.

Dois motivos para usar água destilada resistem às contas.

Traços de metais. Os padrões secundários da Agência de Proteção Ambiental dos EUA (EPA), as suas diretrizes para substâncias incômodas na água potável, são de 0,3 mg/L de ferro e 1,0 mg/L de cobre. Nesses níveis, os mesmos 261,2 g de água trazem 0,08 mg de ferro e 0,26 mg de cobre, o que põe cerca de 0,19 ppm de cobre no lote. Isso fica perto dos 0,2 ppm que a patente de sabonete da Lever considerou suficientes para estragar a cor e o cheiro. São limites máximos, não valores típicos: o relatório anual de qualidade da água da sua companhia de abastecimento traz os números reais, e encanamentos de cobre corroídos, como observa a EPA, podem acrescentar mais. O ferro da torneira importa menos: a norma do Codex permite que um quilo de óleo virgem traga até 5,0 mg de ferro, mais de sessenta vezes o que a água traz. Quem faz sabão muitas vezes culpa a água da torneira pelas manchas laranja. Os números dizem que ela pode contribuir, pelo cobre, mas os óleos trazem os seus próprios metais, e nenhum teste controlado que conheçamos comparou os dois.

Sabonete transparente. No sabonete transparente, a dureza aparece. Simmons e Appleton avisavam que a água dura “is liable to produce opaque streaks of lime soap”, e Failor pede água destilada ou branda nas suas receitas transparentes.

Os saboeiros querem água branda para a soda há bem mais de um século: Simmons e Appleton pediam água “free from calcium and magnesium salts”. A água destilada custa pouco, elimina a variável e faz uma receita se comportar do mesmo jeito em qualquer cidade. Se mesmo assim você usar água da torneira, o EDTA dissolvido nela antes de a soda entrar vai prender os metais que ela traz.