|
ACTIVIDAD PRÁCTICA — 1º BACHILLERATO, 3º y 4º ESO Jabón en una botella: reciclando aceite de cocina usado Una
práctica de saponificación para alumnos de 15–19 años |
|
Nivel 1º
Bachillerato, 3º y 4º ESO (15–19 años) |
Duración 45
min (+48 h curado) |
Materias Química,
Ciencias de la Tierra, Biología y Geología |
Palabras clave Saponificación,
NaOH, economía circular |
1. Introducción
Cada año, millones de litros de aceite de
cocina usado son vertidos directamente por los desagües domésticos. Este hábito
cotidiano, aparentemente inofensivo, tiene graves consecuencias
medioambientales: un único litro de aceite puede contaminar hasta un millón de
litros de agua, formando una película impermeable sobre la superficie que
impide la entrada de oxígeno, destruye los ecosistemas acuáticos y obstruye las
redes de saneamiento. Solo en España, se estima que los hogares desechan más de
200 millones de litros de aceite usado al año, la mayor parte de los cuales
nunca llega a un punto limpio ni a una planta de reciclaje.
Una alternativa poderosa consiste en
transformar ese aceite residual en jabón. Este proceso se conoce como saponificación,
y es una de las reacciones químicas más antiguas y elegantes de la vida
cotidiana. Consiste en la hidrólisis alcalina de los triglicéridos —principales
componentes de los aceites vegetales— mediante una base fuerte, habitualmente
hidróxido de sodio (NaOH, conocido popularmente como sosa cáustica). Los
productos de la reacción son glicerol y sales sódicas de ácidos grasos, es
decir, jabón:
Triglicérido + 3 NaOH →
Glicerol + 3 Sales sódicas de ácidos grasos (jabón)
La composición en ácidos grasos del aceite
determina las propiedades del jabón resultante: los aceites ricos en ácidos
grasos saturados (coco, palma) producen barras más duras y con más espuma,
mientras que los ricos en ácidos grasos insaturados (oliva, girasol) dan
jabones más suaves y emolientes. Cada aceite tiene un valor de
saponificación característico, que indica la cantidad de álcali necesaria
para saponificar completamente una masa dada de aceite.
En esta actividad, los alumnos emplean una
botella de plástico reciclada como reactor para fabricar jabón sólido a partir
de aceite de cocina usado e hidróxido de sodio. Además de comprender la química
de la saponificación, el alumnado conecta directamente con los principios de la
economía circular: un residuo problemático se convierte en un producto útil,
reduciendo la contaminación y el consumo de materias primas.
2. Objetivos
Al finalizar esta actividad, el alumnado
será capaz de:
•
Explicar la reacción de saponificación a nivel
molecular, identificando reactivos y productos.
•
Comprender cómo el perfil de ácidos grasos de un aceite
influye en las propiedades del jabón obtenido.
•
Realizar de forma segura una saponificación en frío
utilizando aceite usado y NaOH.
•
Calcular y justificar las cantidades de NaOH y agua
necesarias para una saponificación completa.
•
Relacionar el impacto medioambiental del vertido de
aceite con problemas reales de contaminación del agua.
•
Valorar el papel de la química en la gestión sostenible
de residuos y en la economía circular.
3. Material y Métodos
3.1. Material
Por grupo de trabajo (se recomienda 3–4
alumnos):
•
1 litro de aceite de cocina usado (filtrado para
eliminar restos de alimentos)
•
135 g de hidróxido de sodio (NaOH) sólido, pureza 96–99
%
•
330 ml de agua fría (destilada o de grifo)
•
Una botella de plástico PET de 2 litros con tapón de
rosca, limpia y seca
•
Balanza de precisión (± 1 g)
•
Recipiente de vidrio resistente al calor de 500 ml
(vaso de precipitados o tarro) para disolver el NaOH
•
Termómetro (opcional, pero recomendable)
•
Varilla de agitación o espátula de madera
•
Guantes de nitrilo o goma (obligatorios)
•
Gafas de protección (obligatorias)
•
Bata de laboratorio o delantal protector
•
Molde para el jabón (una caja de cartón pequeña forrada
con papel de horno o un molde de silicona)
|
¿Sabías
que? Valores de saponificación y tipos de aceite |
||||||||||||||||||||
|
La
cantidad de NaOH necesaria para saponificar completamente un aceite depende
de su composición en ácidos grasos. Esto se expresa como el índice de
saponificación (IS): los miligramos de KOH necesarios para saponificar 1 g de
aceite. Para convertirlo a NaOH, se multiplica por 0,713. La fórmula
recomendada para aceite usado de composición desconocida es la siguiente:
Para
aceite usado de composición desconocida, la fórmula óptima es: 1 litro de
aceite (≈ 900 g), 135 g de NaOH y 330 ml de agua. Esta proporción garantiza
la saponificación completa sin exceso de álcali libre. |
|
⚠
Normas de seguridad — Léase antes de comenzar |
|
• El hidróxido de sodio es muy corrosivo. Utiliza siempre
guantes y gafas de protección. • La
disolución del NaOH en agua es altamente exotérmica: la mezcla puede alcanzar
80–90 °C. Prepárala en un recipiente de vidrio resistente al calor y deja
enfriar por debajo de 40 °C antes de mezclar con el aceite. • Nunca
añadas agua sobre el NaOH: añade siempre el NaOH sobre el agua, lentamente y
con agitación constante. • Trabaja
en un espacio bien ventilado. Evita inhalar vapores durante la disolución del
NaOH. • El
jabón recién hecho no es apto para uso personal hasta completar el curado
(4–6 semanas), periodo en el que el pH desciende a valores seguros para la
piel. • Neutraliza
cualquier exceso de lejia con vinagre antes de verterlo por el desagüe. |
3.2. Procedimiento
Paso 1 — Preparar la solución de sosa
(demostración del profesor o con supervisión directa)
1.
Pesa 330 ml de agua fría en el recipiente de vidrio.
2.
Añade lentamente 135 g de NaOH al agua, una pequeña
cantidad cada vez, agitando de forma continua. La solución se calentará
rápidamente: es normal.
3.
Deja enfriar la solución hasta por debajo de 40 °C (usa
un termómetro si está disponible). Esto lleva aproximadamente 20–30 minutos.
Paso 2 — Preparar el aceite
4.
Filtra 1 litro de aceite de cocina usado a través de un
colador fino para eliminar restos de comida. Transfiérelo a la botella de
plástico de 2 litros usando un embudo.
Paso 3 — Mezclar y saponificar
5.
Una vez fríá la solución de sosa, viértela
cuidadosamente dentro de la botella que contiene el aceite.
6.
Enrosca bien el tapón. Agita la botella de forma
vigorosa durante 15–20 minutos, hasta que la mezcla adquiera una consistencia
espesa y cremosa, similar a unas natillas. Este punto se denomina “trace” o
punto de traza, e indica que la saponificación ha comenzado.
7.
Vierte la mezcla en el molde. Golpea suavemente para
eliminar burbujas de aire. Cubre con un trozo de cartón.
8.
Deja reposar a temperatura ambiente durante 48 horas
(endurecimiento inicial) y desmóldalo. Continúa el curado durante 4–6 semanas
adicionales para obtener una barra de jabón suave y lista para usar.
Paso 4 — Observaciones y medidas
9.
Registra el aspecto, la textura y la temperatura de la
mezcla en cada etapa del proceso.
10. Tras
48 horas, mide el pH de la superficie del jabón con papel indicador. Un valor
superior a 10 indica que el curado todavía está incompleto.
11. Compara
la textura y la espuma de tu jabón con la de un jabón comercial y con los
obtenidos por otros grupos con diferentes tipos de aceite.
3.3. Procedimiento
reducido y rápido
Paso 1 — Preparar la solución de sosa
(demostración del profesor o con supervisión directa)
1.
Pesa 33 ml de agua
fría en una botella de plástico de 330 ml reciclada.
2.
Añade lentamente 13,5
g de NaOH al agua, una pequeña cantidad cada vez, agitando de forma continua.
La solución se calentará rápidamente: es normal.
3.
Deja enfriar la
solución hasta por debajo de 40 °C (usa un termómetro si está disponible). Esto
lleva aproximadamente de 5 a10 minutos.
Paso 2 — Mezclar y saponificar
4.
Una vez fríá la
solución de sosa, vierte 100 ml de aceite de cocina dentro de la botella que
contiene la sosa.
5.
Enrosca bien el
tapón. Agita la botella de forma vigorosa durante 3–5 minutos, hasta que la
mezcla adquiera una consistencia espesa y cremosa, similar a unas natillas.
Este punto se denomina “trace” o punto de traza, e indica que la saponificación
ha comenzado.
6.
Vierte la mezcla en
el molde.
7.
Deja reposar a
temperatura ambiente durante 24 horas (endurecimiento inicial) y desmóldalo.
Continúa el curado durante 4–6 semanas adicionales para obtener una barra de
jabón suave y lista para usar.
4. Resultados
Durante y tras la actividad, los alumnos
deberán observar lo siguiente:
•
Al agitar, la mezcla aceite-sosa evoluciona desde un
líquido turbio hasta una emulsión cremosa y luego a la traza. Este espesamiento
indica que las moléculas de jabón están comenzando a formarse y a
autoorganizarse.
•
Tras 48 horas, la mezcla solidifica en una barra pálida
y opaca con un leve olor alcalino. Puede aparecer una capa blanca pulverulenta
en la superficie (ceniza de sosa), inofensiva y fácilmente eliminable.
•
Las medidas de pH superiores a 10 confirman la
presencia de álcali residual. Tras 4–6 semanas de curado, el pH típicamente
desciende a 8–9, valores seguros para el contacto con la piel.
•
Los jabones elaborados con aceite de coco endurecen
antes y producen más espuma, mientras que los de oliva o girasol son más suaves
y emolientes, lo que refleja directamente sus perfiles de ácidos grasos.
•
El rendimiento es de aproximadamente 1,4–1,5 kg de
jabón bruto por tanda, lo que demuestra una economía atómica elevada con mínima
generación de residuos.
|
Observación |
Al inicio |
En la traza |
Tras 48 h |
|
Aspecto |
Dos
fases separadas (aceite arriba, sosa abajo) |
Emulsión
uniforme y espesa |
Barra
sólida y opáca |
|
Color |
Amarillo-anaranjado |
Beige
/ crema |
Marfil
pálido o beige |
|
Textura |
Líquido |
Natilla
espesa |
Sólido
firme |
|
pH
(superficie) |
— |
— |
>
10 (fuertemente alcalino) |
Tabla 1. Resumen de observaciones
esperadas en cada etapa de la saponificación.
.jpeg)
Preguntas para la discusión
¿Por qué se calienta la mezcla al disolver
el NaOH en agua? ¿Qué tipo de proceso es?
¿Cuál es el papel del agua en la reacción
de saponificación? ¿Podría usarse menos cantidad, o prescindir de ella?
¿Por qué el aceite de coco produce un jabón
más duro que el de girasol? ¿Qué relación tiene esto con la composición en
ácidos grasos?
¿Por qué debe curarse el jabón varias
semanas antes de usarlo en la piel? ¿Qué proceso químico continúa durante el
curado?
Calcula la economía atómica teórica de esta
reacción. ¿Cómo se compara con otros procesos industriales?
Si 1 litro de aceite puede contaminar 1
millón de litros de agua, ¿cuántas tandas de jabón podrían fabricarse con el
aceite que de otro modo contaminaría el suministro hídrico de tu municipio?
5. Conclusiones
Esta actividad demuestra que la
saponificación no es una curiosidad histórica, sino una reacción química viva y
relevante con implicaciones medioambientales reales. Los alumnos producen un
producto funcional (jabón) a partir de un residuo (aceite de cocina usado),
haciendo tangible la economía circular en el laboratorio escolar.
La práctica refuerza contenidos
curriculares fundamentales de 1º de Bachillerato: hidólisis alcalina, ruptura
de enlaces éster, reacciones exotérmicas, química ácido–base y relación entre
estructura molecular y propiedades macroscópicas. Al mismo tiempo, conecta la
química con retos de sostenibilidad urgentes: contaminación del agua, gestión
de residuos y eficiencia en el uso de recursos.
El mensaje principal que el alumnado debe
llevarse es que la química no es una colección de reacciones abstractas en
tubos de ensayo, sino una herramienta poderosa para resolver problemas
medioambientales reales. Transformar una botella de aceite de fregón en una
barra de jabón es un acto pequeño pero significativo, y comprender la química
que lo sustenta capacita a los estudiantes para pensar críticamente sobre el
mundo material que les rodea.
6. Bibliografía y referencias
Belitz H-D, Grosch W, Schieberle P (2009) Food
Chemistry, 4ª ed. Springer, Berlín. ISBN 978-3-540-69934-7
Cavitch SM (1994) The Natural Soap Book.
Storey Publishing. ISBN 978-0882669243
Agencia Europea de Medio Ambiente (2022)
Contaminación del agua por los hogares. Disponible en:
https://www.eea.europa.eu
Ministerio para la Transición Ecológica y
el Reto Demográfico (2021) Guía de recogida selectiva de aceite vegetal usado.
Gobierno de España. Disponible en: https://www.miteco.gob.es
https://www.modernsoapmaking.com/saponification-chart
https://www.mendrulandia.es/utilidades_jabones/tabla_sap
https://calc.mendrulandia.es/?lg=es
https://www.youtube.com/watch?v=gDuG8AK3QBw
https://www.youtube.com/watch?v=FAwFncHsmLg
https://www.youtube.com/watch?v=PwFQCK63QJs
https://www.youtube.com/watch?v=vFzzE0pHRRo
7. Agradecimientos
Esta actividad ha sido inspirada de la realizada por José Fernández en una DDD (Disfruta, Divulgando Desinteresadamente) de Valladolid.
No hay comentarios:
Publicar un comentario