Esperienze dei clienti
BASF trova il segreto per piatti e corsi d'acqua più puliti
JMP® aiuta i chimici a scoprire un sostituto dei fosfati
La sfida
In risposta al mandato di eliminare i fosfati dai detergenti, un team di chimici BASF ha cercato di trovare una composizione chimica con proprietà detergenti simili.
Soluzione
Il software di scoperta statistica JMP® ha aiutato il team a valutare le prestazioni di una serie di composti e si è rivelato un notevole risparmio di tempo.
I risultati
Utilizzando JMP, i chimici BASF hanno progettato una nuova formulazione per la pulizia, ora utilizzata al posto dei fosfati dai produttori di detersivi per piatti di tutto il mondo.
Nel luglio 2010, i cittadini di tutti gli Stati Uniti hanno iniziato a notare che i piatti, le tazze e gli utensili che uscivano dalle loro lavastoviglie automatiche non erano puliti come ci si aspettava. Il colpevole erano i fosfati o, più precisamente, l'assenza di fosfati.
I fosfati sono efficaci nel rimuovere le particelle di cibo e il grasso, ma una volta che finiscono nei laghi e nei corsi d'acqua possono sconvolgere l'ecosistema causando fioriture di alghe che bloccano la luce del sole e privano l'acqua dell'ossigeno.
Così, nell'estate del 2010, 16 Stati hanno vietato la vendita di detersivi per lavastoviglie contenenti più dello 0,5% di fosforo. I produttori di detersivi hanno risposto eliminando i fosfati da tutti i loro prodotti.
I ricercatori di BASF, la più grande azienda chimica del mondo, dovevano trovare un agente in grado di replicare le proprietà detergenti dei fosfati. Il compito è toccato ai chimici della divisione Care Chemicals di BASF, tra cui il Global Technical Key Account Manager Jim Dailey.
"Come chimici, siamo sempre alla ricerca di sinergie," dice Dailey. "In questo caso, volevamo trovare una composizione chimica con una sinergia che producesse le proprietà desiderate.
"Il nostro obiettivo era quello di trovare miscele di composizioni chimiche con proprietà detergenti simili a quelle dei fosfati."
Questi grafici ternari mostrano il confronto dei modelli tra il chelato Trilon® M (a sinistra) e STPP (tripolifosfato di sodio, a destra) per la capacità di rimozione delle uova nelle formulazioni istituzionali per il lavaggio delle stoviglie. Essi dimostrano che Trilon® M agisce come sostituto funzionale dell'STPP per la pulizia.
Alla fine, il software di scoperta statistica JMP ha dimostrato che una miscela contenente un prodotto BASF chiamato Trilon® M e altre composizioni di costruttori si è rivelata la sostituzione più efficace del fosfato. Trilon M è il primo prodotto del suo genere a essere certificato dal programma Design for the Environment dell'Environmental Protection Agency. I costruttori sono composti inorganici che aggiungono alcalinità, favorendo la pulizia.
Quando Dailey e i suoi colleghi chimici hanno iniziato il loro lavoro sulla sostituzione dei fosfati, si sono rivolti a JMP, che promuove la scoperta collegando dinamicamente statistiche e grafici, in memoria e sul desktop.
Non solo JMP ha aiutato Dailey e i suoi colleghi a esplorare i dati in modo più efficace, ma il software si è rivelato un enorme risparmio di tempo. Utilizzando gli strumenti di progettazione degli esperimenti di JMP, il team di Dailey ha eseguito esperimenti multifattoriali su varie miscele. Dailey attribuisce a JMP il merito di aver ridotto i tempi di progettazione del 75% o più.
"Sono un chimico, non uno statistico", dice Dailey, "e ho apprezzato molto il fatto che JMP renda le cose così facili e veloci.
"Il design degli esperimenti ci ha permesso di coprire lo spazio con un numero minimo di esperimenti", spiega. "Abbiamo così potuto modellare i dati e stimare le prestazioni laddove non avevamo ancora fatto un esperimento, per poi tornare indietro e confermarle".
Questa foto mostra esempi di un sistema di classificazione per i depositi di uova e farina d'avena. Il sistema di valutazione viene utilizzato per determinare la pulizia dei piatti dopo il lavaggio in una lavastoviglie industriale.
Il diagramma reale/previsto mostra quanto il modello di rimozione delle uova si adatti ai dati misurati.
Il test in cucina
La divisione Care Chemicals di BASF produce un'ampia gamma di prodotti - tra cui tensioattivi, polimeri, emollienti, agenti chelanti, filtri UV e biocidi - utilizzati per la cura della persona e della casa, per la pulizia industriale e istituzionale e per applicazioni tecniche. Tra i clienti di BASF figurano alcuni dei maggiori conglomerati di consumatori e di pulizia commerciale del mondo.
Dailey lavora nel settore della ricerca e dello sviluppo, ed è così che il problema dei fosfati è arrivato sulla sua scrivania nel 2008. Con il movimento per l'eliminazione dei fosfati già in atto, Dailey ha lanciato un progetto per valutare le formulazioni per la sostituzione dei fosfati nei detergenti industriali e istituzionali.
Utilizzando il JMP, ha iniziato a valutare le prestazioni di combinazioni sinergiche di ingredienti in formule per il lavaggio di stoviglie istituzionali, lavanderie industriali e superfici dure. Un esperimento prevedeva la cottura di uova, farina d'avena e sugo su piattini, per poi lavare i piatti in una macchina lavastoviglie istituzionale.
"Sono un chimico, non uno statistico, e ho imparato ad apprezzare il modo in cui JMP rende le cose così semplici e veloci."
Jim Dailey
Responsabile tecnico globale per i clienti chiave
BASF
"Abbiamo ideato un metodo di prova che indicasse le differenze tra le formulazioni," Dailey. "Abbiamo quindi realizzato un disegno di miscela a tre livelli e utilizzato JMP per modellare in modo abbastanza efficace questo spazio. In questo caso, si trattava di combinazioni di agenti chelanti, polimeri e costruttori." Nei detersivi per piatti, gli agenti chelanti contrastano i metalli presenti nell'acqua che ostacolano il processo di pulizia.
Dailey e il suo team hanno selezionato sette componenti per il disegno della miscela, esaminando l'efficacia di ciascuna formula. Hanno scoperto che alcune miscele puliscono con la stessa efficacia dei prodotti contenenti fosfati.
"JMP ci ha permesso di vederlo,".
Dopo aver identificato le composizioni con le giuste sinergie, Dailey ha utilizzato JMP per massimizzare le prestazioni e minimizzare i costi. "L'applicazione delle funzioni di desiderabilità a JMP Profiler ci ha permesso di massimizzare facilmente la desiderabilità di entrambe le risposte,". "Abbiamo trovato la migliore rimozione di uova al costo più basso."
I clienti di BASF hanno confermato i vantaggi di pulizia del suo agente chelante Trilon M e lo stanno utilizzando nei loro prodotti per la pulizia istituzionale.
Il grafico Oneway Anova mostra differenze significative nella capacità di rimozione delle uova per le diverse formulazioni valutate.
Così utile in tanti modi
Per Dailey, le funzionalità di JMP per gli esperimenti multifattoriali hanno contribuito a rendere più chiari i risultati della ricerca, oltre a fargli risparmiare tempo.
"Spesso non sono in grado di trarre conclusioni chiare dopo esperimenti con una sola variabile alla volta", afferma. "Ma con i modelli sviluppati con la piattaforma JMP Custom Design, posso visualizzare chiaramente i punti di forza delle prestazioni e sono sempre sicuro delle mie conclusioni."
Dailey utilizza spesso il Graph Builder di JMP, che gli consente di costruire in modo interattivo un'analisi grafica trascinando e rilasciando le variabili selezionate sugli assi X e Y.
"È così utile in tanti modi," dice. "È possibile iniziare a esplorare i dati e familiarizzare con essi molto più rapidamente."
Il filtraggio dei dati è un'altra delle funzioni preferite, soprattutto quando Dailey lavora con tabelle molto grandi. È in grado di filtrare righe specifiche in tempo reale, un altro grande risparmio di tempo.
Apprezza anche le funzionalità di confronto dei mezzi del software. "JMP è uno strumento così potente perché consente di confrontare efficacemente le medie con gli intervalli di confidenza", spiega".
"Molte persone non confrontano i mezzi in modo corretto, o non li confrontano affatto," spiega. "Al nostro gruppo predico che le persone devono dimostrare la loro ripetibilità e dimostrare se un prodotto è migliore di un altro utilizzando un confronto di mezzi.
"Questo è molto importante e JMP lo fa molto bene."
Risultati più significativi e più rapidi sono certamente positivi per gli affari e, in questo caso, per i laghi, i corsi d'acqua e i piatti.
