Il Carbonato di sodio è un composto chimico, sale di sodio dell'acido carbonico, è un composto chimico inorganico con la formula chimica Na₂CO₃. Viene utilizzato in numerose applicazioni industriali, cosmetiche e domestiche, tra cui detergenti, prodotti per la cura personale e come regolatore di pH. Il carbonato di sodio è particolarmente apprezzato per la sua capacità di alcalinizzare e bilanciare il pH delle formulazioni cosmetiche, oltre ad agire come agente detergente e sbiancante.

Composizione chimica e struttura
Il carbonato di sodio è composto da ioni sodio (Na+) e ioni carbonato (CO3²-). È un sale derivato dall'acido carbonico e si presenta naturalmente come solido cristallino bianco, che si dissolve facilmente in acqua. La sua struttura chimica lo rende altamente alcalino, il che lo rende efficace nel neutralizzare gli acidi e regolare il pH in varie formulazioni.

Proprietà fisiche
Il carbonato di sodio si presenta generalmente come una polvere bianca o cristallina inodore. È solubile in acqua e, quando disciolto, produce una soluzione fortemente alcalina. Questa proprietà lo rende particolarmente utile nei prodotti detergenti e come regolatore di pH in varie formulazioni cosmetiche e per la cura personale.

Processo di produzione
Il carbonato di sodio può essere prodotto sinteticamente attraverso il processo Solvay, che coinvolge la reazione tra cloruro di sodio (sale comune) e carbonato di calcio (calcare). Tuttavia, il carbonato di sodio può anche essere estratto naturalmente da depositi di trona, un minerale che contiene carbonato di sodio idrato. Dopo l'estrazione, viene purificato per essere utilizzato in applicazioni cosmetiche e industriali.

Il nome definisce la struttura della molecola.

• Sodio. Un elemento chimico e un minerale essenziale per il corpo umano, coinvolto in molte funzioni cellulari, tra cui la regolazione della pressione sanguigna e il mantenimento dell'equilibrio dei fluidi.
• Carbonato è il sale dell'acido carbonico e contiene l'anione carbonato, CO3^2-. Sono composti chimici formati da carbonio, ossigeno e un metallo.

Descrizione delle materie prime utilizzate nella produzione. 

• Le materie prime primarie per la produzione di carbonato di sodio includono il carbonato di calcio (CaCO₃), il sale da tavola (NaCl) e l'ammoniaca (NH₃).

Riassunto passo-passo del processo di produzione industriale.

• Soluzione di Ammoniaca. Il sale e l'ammoniaca vengono sciolte in acqua per formare una soluzione.
• Formazione di Ammonio Bicarbonato. L'anidride carbonica viene bollita attraverso la soluzione per formare bicarbonato di ammonio.
• Formazione di Carbonato di Calcio. Il bicarbonato di ammonio reagisce con il carbonato di calcio per formare carbonato di ammonio e calcio.
• Produzione di Carbonato di Sodio. Il carbonato di ammonio e calcio viene fatto reagire con il cloruro di sodio per formare carbonato di sodio e cloruro di calcio.
• Rimozione dell'Ammoniaca. L'ammoniaca viene poi rimossa dalla miscela e riciclata nel processo.
• Essiccazione e Purificazione. Il carbonato di sodio umido viene essiccato e purificato per ottenere una polvere fine.

Forma e colore. I carbonati di sodio si presentano tipicamente come un solido cristallino bianco, che può essere polverizzato o granulato. Essi sono solubili in acqua e hanno una natura alcalina, con una struttura molecolare che permette di neutralizzare gli acidi e svolgere un'ampia gamma di funzioni in diverse applicazioni industriali e domestiche. In particolare, il bicarbonato di sodio (una forma di carbonato di sodio) è noto anche come bicarbonato di sodio, ed è ampiamente utilizzato non solo nell'industria alimentare, ma anche come comune agente pulente domestico grazie alle sue proprietà neutralizzanti e pulenti.

Nella lista degli additivi alimentari è così specificato:

• E500 (i) Carbonato di sodio 
• E500 (ii) Bicarbonato di sodio 
• E500 (iii) Sesquicarbonato di sodio

Il carbonato di sodio ha molteplici usi nel settore industriale dei materiali da costruzione, industria alimentare, industria chimica con prodotti chimici quotidiani, metallurgia, tessile, farmaceutico, medicina ed altri settori.

Nel procedimento di fabbricazione di detergenti e saponi viene utilizzato come riempitivo e per rendere il prodotto più liscio. 

E' coadiuvante nella produzione di prodotti chimici come il silicato di sodio, il bicarbonato e il percarbonato di sodio, il cromato e il bicromato di sodio.

L'industria del vetro consuma 0,2 tonnellate di carbonato di sodio per tonnellata di vetro in quanto, nel procedimento di fabbricazione del vetro riduce la temperatura di fusione della sabbia usata nella formazione del vetro e aiuta nella modellazione  e lavorabilità di articoli in vetro come stoviglie, vetri ottici e vetro float.

Il Carbonato di sodio è in grado di ridurre l'effetto corrosivo della polvere di alcali sui materiali refrattari e prolungare la durata del forno.

Alimentazione

Ingrediente inserito nella lista degli additivi alimentari europei come E500 con funzione lievitante.

Nel settore alimentare ha funzione di agente lievitante, tampone, emulsionante e ammorbidente dell'impasto nei prodotti da forno e, in particolar modo, in torte e pasta oltre che per la produzione di salsa di soia, pane, produzione di aminoacidi . Se mescolato con acqua alcalina e aggiunto alla pasta ha la proprietà di aumentare l'elasticità e la duttilità. Il carbonato di sodio può anche essere usato per produrre MSG, Glutammato monosodico.

Nell'industria farmaceutica viene utilizzato come lassativo osmotico e antiacido. Viene inserito nelle compresse medicinali come riempitivo, sostanza utilizzata per aumentare il volume della massa da comprimere in modo da ottenere il volume desiderato.

Nell'industria metalmeccanica il Carbonato di sodio è utilizzato per la ramatura elettrolitica, lucidatura elettrolitica dell'alluminio e delle leghe, sgrassaggio chimico ed elettrochimico, ossidazione chimica dell'alluminio, corrosione dell'alluminio,  prevenzione della ruggine tra i processi, la degradazione elettrolitica, sigillatura dopo la fosfatazione. Serve anche per la cromatura e per la successiva rimozione del film di ossido di cromo, pre-placcatura del rame, placcatura dell'acciaio e nell'elettrolita di placcatura della lega d'acciaio.

Nell'industria metallurgica è agente di desolforazione nella  produzione di acciaio e fusione di antimonio.

Nell'industria conciaria neutralizza il cuoio conciato col cromo, sgrassa le pelli, migliora l'alcalinità del bagno di concia al cromo.

Studi

Utilizzato anche come test per calibrare l'acido nell'analisi quantitativa, analisi del co-solvente della silice nel cemento, analisi del glucosio nelle urine e nel sangue, test per la determinazione di rame, piombo, zinco, alluminio, zolfo. Analisi metallografiche ecc.

Per la produzione di lattulosio si è rivelato efficace riducendo considerevolmente i tempi di produzione (1).

Viene usato nella preparazione e cottura delle polpette e hamburger per migliorarne elasticità, durezza e coesione (2).

E' stato impiegato come catalizzatore alcalino efficiente ed a buon mercato per il pretrattamento della paglia del mais e della biomassa lignocellulosica (3).

Serve per migliorare la tolleranza della frutta (in questo caso pere) ai danni provocati dal gelo (4).

E' un anti-infiammatorio ed è impiegato anche come agente di pulizia dei denti (5).

Sicurezza alimentare

Uno studio del 2024 avverte sul rischio di sviluppare tumori con elevate assunzioni di emulsionanti, (tra i quali E440, Pectina, E471 mono- e digliceridi degli acidi grassi, carragenina, E407, carbonato di sodio E500) (6).  

Considerazioni sulla salute e sulla sicurezza

Sicurezza d'uso
Il carbonato di sodio è generalmente considerato sicuro per l'uso nei prodotti cosmetici e per la cura personale. Tuttavia, essendo altamente alcalino, può causare irritazione se usato in alte concentrazioni o su pelle sensibile. Deve essere utilizzato con cautela in formulazioni destinate al contatto diretto con la pelle.

Reazioni allergiche

Le reazioni allergiche al carbonato di sodio sono rare. Tuttavia, in alcune persone con pelle sensibile o in caso di esposizione a concentrazioni elevate, potrebbe verificarsi irritazione cutanea. Si consiglia sempre di seguire le indicazioni d'uso e, in caso di pelle sensibile, di eseguire un patch test prima dell'uso.

Tossicità e cancerogenicità

È considerato sicuro per l'uso nei prodotti cosmetici e domestici quando utilizzato nelle concentrazioni appropriate. Tuttavia, l'ingestione di grandi quantità può causare irritazioni gastroenteriche.

Considerazioni ambientali e di sicurezza

Il carbonato di sodio è un composto naturale e biodegradabile, il che significa che ha un impatto ambientale minimo. È sicuro per l'ambiente se utilizzato e smaltito correttamente. Tuttavia, l'uso eccessivo in ambienti acquatici può alterare il pH dell'acqua, causando potenziali danni alla fauna acquatica.

Stato normativo

Il carbonato di sodio è approvato per l'uso in cosmetici e prodotti per la cura personale in molte regioni, inclusi l'Unione Europea e gli Stati Uniti. È considerato sicuro nelle concentrazioni comunemente utilizzate in questi prodotti.

Su questo ingrediente sono stati selezionati gli studi più rilevanti con una sintesi dei contenuti:

Carbonato di sodio studi

• Formula molecolare: CNa₂O₃
• Peso molecolare: 105.988 g/mol
• UNII: 45P3261C7T
• CAS: 497-19-8  7542-12-3  6106-20-3  1332-57-6  1314087-39-2  1977561-09-3
• EC Number: 207-838-8  231-420-4
• PubChem Substance ID 24899762
• Beilstein Registry Number 4154566

Sinonimi: 

• Disodium carbonate
• Carbonic acid sodium salt
• Sodium carbonate anhydrous
• Anhydrous soda
• CHEBI:29377
• Soda Ash
• Carbonic acid disodium salt
• Trona
• Soda Ash Light 4P
• Suprapur 6395
• Crystol carbonate
• Caswell N0 752
• Natriumkarbonat
• Bisodium carbonate
• Dynamar L 13890
• Soda
• Calcined soda
• sodiumcarbonate
• Sodium carbonate, anhydrous
• Washing soda
• Carbonic acid, disodium salt
• Solvay soda
• Soda, calcined
• Snowlite I
• Light Ash
• V Soda

Bibliografia___________________________________

(1) Seo YH, Park GW, Han JI. Efficient lactulose production from cheese whey using sodium carbonate. Food Chem. 2015 Apr 15;173:1167-71. doi: 10.1016/j.foodchem.2014.10.109. 

(2) Parlak O, Zorba O, Kurt S. Modelling with response surface methodology of the effects of egg yolk, egg white and sodium carbonate on some textural properties of beef patties. J Food Sci Technol. 2014 Apr;51(4):780-4. doi: 10.1007/s13197-011-0552-4.

(3) Kim I, Rehman MS, Han JI. Enhanced glucose yield and structural characterization of corn stover by sodium carbonate pretreatment. Bioresour Technol. 2014;152:316-20. doi: 10.1016/j.biortech.2013.10.069.

(4) D'Aquino S, Barberis A, Continella A, La Malfa S, Gentile A, Schirra M. Individual and combined effects of postharvest dip treatments with water at 50 degrees C, soy lecithin and sodium carbonate on cold stored cactus pear fruits. Commun Agric Appl Biol Sci. 2012;77(3):207-17.

(5) Turker SB, Sener ID, Koçak A, Yilmaz S, Ozkan YK. Factors triggering the oral mucosal lesions by complete dentures. Arch Gerontol Geriatr. 2010 Jul-Aug;51(1):100-4. doi: 10.1016/j.archger.2009.09.001. 

(6) Sellem, L., Srour, B., Javaux, G., Chazelas, E., Chassaing, B., Viennois, E., ... & Touvier, M. (2024). Food additive emulsifiers and cancer risk: Results from the French prospective NutriNet-Santé cohort. Plos Medicine, 21(2), e1004338.

Abstract. Emulsifiers are widely used food additives in industrially processed foods to improve texture and enhance shelf-life. Experimental research suggests deleterious effects of emulsifiers on the intestinal microbiota and the metabolome, leading to chronic inflammation and increasing susceptibility to carcinogenesis. However, human epidemiological evidence investigating their association with cancer is nonexistent. This study aimed to assess associations between food additive emulsifiers and cancer risk in a large population-based prospective cohort.