Il Borace o  Borato di sodio o Tetraborato di Sodio (Borax) è un minerale e un composto chimico in forma raffinata di borato di sodio naturale. E' composto da triossido di boro, ossido di sodio ed acqua.

 Il suo nome deriva dal termine persiano "burah", che significa "bianco".

Le materie prime per la produzione di borace sono:

• Boracite - Un minerale di boro da cui si estrae il borace. La boracite si trova in giacimenti di evaporite in varie parti del mondo.
• Acqua - L'acqua è utilizzata nel processo di estrazione e purificazione del borace.

Il Borace può essere trovato in natura sotto forma di minerali come il borace. Pertanto, la sua sintesi naturale coinvolge il processo di estrazione e purificazione dei minerali contenenti borace.

Estrazione del minerale di borace. Il minerale contenente borace viene estratto dalla miniera o dalle fonti naturali.

• Raffinazione. Il minerale di borace viene sottoposto a processi di raffinazione per rimuovere eventuali impurità e ottenere un prodotto di Borace puro.
• Purificazione. Il Borace estratto viene purificato attraverso processi di lavaggio e filtrazione per rimuovere eventuali impurità residue.
• Asciugatura. Il Borace purificato viene asciugato per rimuovere l'umidità residua e ottenere un prodotto solido.
• Frantumazione e macinazione. Il prodotto solido viene frantumato e macinato per ottenere la forma desiderata, come polvere o cristalli.

Riassunto del processo di sintesi chimica industriale:

• Preparazione dei reagenti. I reagenti necessari per la sintesi del Borace , come acido borico e carbonato di sodio, vengono raccolti e preparati.
• Reazione chimica. L'acido borico e il carbonato di sodio reagiscono tra loro in un sistema reattivo, ad esempio un reattore chimico, per formare il borato di sodio, che è il Borace .
• Cristallizzazione. La soluzione contenente il borato di sodio viene raffreddata e sottoposta a processi di cristallizzazione per far precipitare i cristalli di Borace .
• Filtrazione e lavaggio. I cristalli di Borace vengono separati dalla soluzione attraverso processi di filtrazione e lavaggio per rimuovere eventuali impurità o residui.
• Asciugatura. I cristalli di Borace vengono asciugati per rimuovere l'umidità e ottenere un prodotto solido.
• Frantumazione e macinazione. Il prodotto solido viene frantumato e macinato per ottenere la forma desiderata di Borace , come polvere o cristalli.
• Imballaggio del Borace in contenitori appropriati per la distribuzione e l'utilizzo.

Si presenta in forma di polvere granulare bianca e cristallina, alcalina che si fonde in vetro a 878°C. Facilmente solubile in acqua e glicerina, risulta efflorescente se esposto ad aria secca.

A cosa serve e dove si usa

Medicina

L'aggiunta di borace, per applicazioni di ingegneria tissutale sulle cellule staminali mesenchimali, induce l'osteogenesi stimolando i recettori del fattore di crescita e le integrine che legano la fibronectina (1).

L'uso di tamponi di borace o di acido borico in oculistica è approvato dall'Agenzia di regolamentazione dei medicinali e dei prodotti sanitari anche per l'uso pediatrico nei bambini di età inferiore ai 2 anni (2). Funziona da leggero antisettico e da agente di pulizia.

In biomedicina gli idrogel di borace, unitamente a gomma di carruba e gomma di gellano, hanno dimostrato buone proprietà meccaniche con eccellenti proprietà di auto-guarigione e termo-processabilità (3).

Presente in formule per lo sbiancamento dei denti.

Alimentazione

Additivo alimentare etichettato con il numero E285 nella lista degli additivi alimentari europei come conservante, ma vietato negli USA, Tailandia, Cina e la tendenza attuale è quella di ridurne o eliminarne l'uso. Nel 2013  l'Autorità europea per la sicurezza alimentare (EFSA) ha dichiarato che l'acido borico e i suoi sali sono tossicologicamente accettabili come conservanti nel caviale in quanto l'assunzione di questo costoso prodotto ittico non avviene regolarmente e si ritiene improbabile che la dose di boro di 0,16 mg per kg di peso corporeo/giorno (DGA) possa essere superata (4)

Sicurezza

Il borace è tossico per l'uomo e può indurre tossicità riproduttiva e dello sviluppo, neurotossicità e nefrotossicità.

Concentrazioni di borace superiori a 52 mM (20 mg mL⁻¹) sono tossici per le cellule mentre concentrazioni di borace superiori a 15,7 mM (6 mg mL⁻¹) inibiscono la formazione di miotubi (5), un tipo di cellula che si sviluppa in  fibra muscolare.

Oreficeria

Fusione dei metalli come oro ed argento e per la loro pulizia in quanto il borace riesce a rimuovere gli ossidi sulla superficie metallica e, in miscela con acqua, migliora l'uniformità dei punti di fusione. Ammorbidisce il tungsteno nella fase di pre-saldatura con lo zinco e ne migliora la saldabilità.

Sostituisce il mercurio nell'estrazione dell'oro in piccoli impianti minerari con caratteristiche di minor tossicità.

Agricoltura

E' considerato un agente reticolante covalente dinamico come agente di ritenzione idrica.

Insetticidi

Utile come repellente per formiche ed insetti.

Biochimica

Utilizzato come tampone  nei laboratori biochimici e chimici e tampone di acido nucleico più comunemente usato in elettroforesi su gel del DNA, come TBE o  BBS, gel borato tamponato salino, SB, gel senza reazioni chimiche o solventi, SB o BBS (borato tamponato salino) nelle procedure di rivestimento. I tamponi di borato (di solito a pH 8) sono anche usati come  soluzione di equilibrio preferenziale nelle reazioni di reticolazione basate su DMP. 

Cosmetica

E' un ingrediente soggetto a restrizioni II/1396 come Voce pertinente negli allegati del regolamento europeo sui cosmetici n. 1223/2009. Sostanza o ingrediente segnalato: Boric acid, Borates and Tetraborates

• Agente tampone. E' un ingrediente che può portare una soluzione alcalina o acida a un determinato livello di pH e impedirne la modifica, in pratica uno stabilizzatore di pH che può resistere efficacemente all’instabilità ed all'eventuale cambiamento del pH.

Altri usi

Reticolante chimico. Ritardante di fiamma nei prodotti isolanti nelle verniciature a fuoco, smacchiatura di tessuti, fabbricazione di porcellane.

Vetro. Produzione di vetro di alta qualità. Materia prima per l'ossido di boro nella produzione di lana di vetro isolata termicamente, vetro resistente al calore, vetro borosilicato, tessitura di fibra di vetro, occhiali ottici, vetro sigillante.

Metalli.  Durante la saldatura di ferro e acciaio borace e cloruro di ammonio miscelati vengono utilizzati per abbassare il punto di fusione dell'ossido di ferro indesiderato. Nella trafilatura dei metalli funziona come vettore del lubrificante.

Edilizia. Rallentatore nel cemento e calcestruzzo. 

Industria chimica. Nella produzione della paraffina è l'agente tampone del valore del pH nel sistema idrico ed emulsionante.

Trattamento delle acque.

Nei composti contenenti boro il borace è la materia prime di base.

Fertilizzante in agricoltura.

E inoltre: detergente, legante antiruggine, ignifugo, emulsionante, stabilizzante ecc.

Per approfondimenti:    

Borace studi

Caratteristiche tipiche del prodotto commerciale Sodium tetraborate decahydrate

Appearance	White granular powder
Boiling Point	320°C
Melting Point	75°C
Density	1.73 g/mL at 25°C(lit.)
PSA	184.57000
Water Solubility	60 g/L (20 ºC)
Boron monoxide B2O	≥ 36.47%
Sulfur dioxide SO2	≤ 0.1%
Chloride Cl	≤ 0.05%
Iron Fe	≤ 0.001%
Sodium oxide Na2O	≥16%
Boron trioxide B2O3	≥ 35%
Insoluble in water	0.04% Max
Safety

• Formula molecolare    B₄H₂₀Na₂O₁₇      B₄O₇Na₂. 10H₂O    
• Formula lineare    Na₂B₄O7 · 10H₂O
• Peso molecolare     381.4
• Massa esatta    382.086823
• CAS  1303-96-4
• UNII    91MBZ8H3QO
• EC Number   603-411-9    215-540-4    
• DSSTox Substance ID  DTXSID701014356    DTXSID2034384
• IUPAC  disodium;3,7-dioxido-2,4,6,8,9-pentaoxa-1,3,5,7-tetraborabicyclo[3.3.1]nonane;decahydrate
• InChI=1S/B4O7.2Na.10H2O/c5-1-7-3-9-2(6)10-4(8-1)11-3;;;;;;;;;;;;/h;;;10*1H2/q-2;2*+1;;;;;;;;;;
• InChl Key      CDMADVZSLOHIFP-UHFFFAOYSA-N
• SMILES   B1(OB2OB(OB(O1)O2)[O-])[O-].O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.[Na+].[Na+]
• MDL number  MFCD00149193
• PubChem Substance ID    329824630
• RXCUI    36680   
• ICSC    0567
• NACRES NA.21  
• RTECS   VZ2275000

Sinonimi

• Sodium tetraborate decahydrate
• Borax decahydrate
• Sodium borate decahydrate
• Sodium pyroborate decahydrate

Bibliografia_______________________________________________________

(1) Rico P, Rodrigo-Navarro A, Sánchez Pérez L, Salmeron-Sanchez M. Borax induces osteogenesis by stimulating NaBC1 transporter via activation of BMP pathway. Commun Biol. 2020 Nov 27;3(1):717. doi: 10.1038/s42003-020-01449-4. 

(2) Chloramphenicol eye drops: ok to use in children younger than 2 years. Drug Ther Bull. 2021 Sep;59(9):133. doi: 10.1136/dtb.2021.000045. 

(3) Lv Y, Pan Z, Song C, Chen Y, Qian X. Locust bean gum/gellan gum double-network hydrogels with superior self-healing and pH-driven shape-memory properties. Soft Matter. 2019 Aug 14;15(30):6171-6179. doi: 10.1039/c9sm00861f. 

(4) EFSA Panel on Food Additives and Nutrient Sources added to Food (ANS). (2013). Scientific Opinion on the re‐evaluation of boric acid (E 284) and sodium tetraborate (borax)(E 285) as food additives. EFSA Journal, 11(10), 3407.

(5) Ciriza J, Rodríguez-Romano A, Nogueroles I, Gallego-Ferrer G, Cabezuelo RM, Pedraz JL, Rico P. Borax-loaded injectable alginate hydrogels promote muscle regeneration in vivo after an injury. Mater Sci Eng C Mater Biol Appl. 2021 Apr;123:112003. doi: 10.1016/j.msec.2021.112003.