Water

Water is het meest gebruikte ingrediënt in cosmetica: toen de app INCI Beauty zo'n 50.000 formules analyseerde, kwam Aqua in 83 procent van de producten voor. Bij scheerschuim, douchescrubs en douchegel voor mannen bevatte zelfs meer dan 99 procent van de geregistreerde producten water. Je vindt het in crèmes, lotions, deodorants, reinigingsproducten, shampoos, conditioners, haarwaters, gezichtswaters, aftershaves en parfums. Omdat het vaak het grootste aandeel van een formule vormt, staat Aqua doorgaans ver vooraan in de ingrediëntenlijst.

Wat mag je van water in een crème verwachten? De toevoeging van water geeft een crème haar zachte, soepele uiterlijk; watervrije producten voelen daarentegen al snel te vet aan en zijn meestal lastiger aan te brengen. Hoeveel water erin zit, bepaalt bovendien mede het huidgevoel, licht of rijk, en de smeerbaarheid. Een gel met een hoog wateraandeel trekt dan ook snel in, een water-in-oliecrème met een inwendige waterfase voelt duidelijk rijker aan. Voor een vette en gemengde huid zijn gels op waterbasis en lichte O/W-lotions daarom meestal aangenamer, een droge huid is eerder gebaat bij W/O-systemen met een hoger vetaandeel.

Tegelijk moet je de grenzen kennen: water verzorgt niet zelf, het is oplosmiddel en drager, geen werkzame stof. De CosIng-functie oplosmiddel beschrijft alleen waarvoor een stof in de formule wordt gebruikt; een bewijs van werking voor het eindproduct is daar niet aan verbonden, daarvoor tellen de concentratie en de volledige formulering. Of een crème hydrateert, hangt dus niet van het water alleen af, maar van vochtvasthoudende stoffen zoals glycerine of hyaluronzuur, die het water in de huid binden. Een hoog wateraandeel is daarom noch een kwaliteitskenmerk, noch een teken van een goedkope vulstof.

In natuurcosmetica vervangen sommige merken het water geheel of gedeeltelijk door plantensappen, thee of bloesemhydrolaten zoals rozenwater. Zulke alternatieven zijn niet per se beter of slechter; doorslaggevend is of jij het betreffende plantenextract verdraagt. Wie meer antioxidatieve bescherming tegen omgevingsinvloeden zoekt, kan uitkijken naar producten met plantensappen of ongearomatiseerde thee als watervervanger; aloë-verasap moet daarbij gecombineerd zijn met vochtvasthoudende stoffen. Bij hydrolaten zoals rozenwater is daarentegen voorzichtigheid geboden, meer daarover in het onderdeel Veiligheid.

Als oplosmiddel brengt water de wateroplosbare bestanddelen van een formule in oplossing en vormt het in emulsies samen met deze opgeloste stoffen de waterige fase, die fijn met de oliefase wordt vermengd. De gebruikte hoeveelheid volgt uit het producttype: in gezichtswaters, gels, shampoos en douchegels vormt water verreweg het grootste aandeel. Bij crèmes hangt het af van het emulsietype: in een olie-in-watercrème (O/W) zweven fijne oliedruppeltjes in het water, dat de buitenste fase vormt; in een water-in-oliecrème (W/O) is het omgekeerd, het water ligt als binnenste fase verdeeld in de oliefase, en in hydrogels draagt water het gelnetwerk. Pure oliën, balsems en andere watervrije producten komen helemaal zonder Aqua uit. Naast de functie als oplosmiddel vermelden de vakdatabanken water ook als hulpstof in parfumoliën en aroma's, en PubChem noemt technische taken als verdunnings- en suspensiemiddel.

Niet elk water is geschikt voor de productie. Leidingwater bevat metaal- en andere ionen, die met bestanddelen van de formule kunnen reageren en zouten of zepen kunnen vormen, en geldt daarom als ongeschikt. Gedestilleerd water kan nog resten bevatten van stoffen die onder het kookpunt verdampen, bovendien neemt het kooldioxide uit de lucht op. Gedeïoniseerd of gedemineraliseerd water, waaruit calcium, magnesium, ijzer en koper via omgekeerde osmose of nanofiltratie zijn verwijderd, geldt als geschikt, omdat er geen storende ionen aanwezig zijn. Vaak wordt het gezuiverde water voor gebruik nog een keer extra gefilterd.

Voor jou als gebruiker betekent dit: de kwaliteit van het water is de zaak van de fabrikant, op de verpakking staat in elk geval alleen Aqua, soms met de toevoeging Water. Water wordt zinvol gecombineerd met vochtvasthoudende stoffen zoals glycerine of hyaluronzuur, zodat de huid op de lange termijn gehydrateerd blijft. Wie plantensappen zoals aloë vera of thee als watervervanger gebruikt, moet letten op een zeer goede kwaliteit en bij thee op ongearomatiseerde soorten. Met een biocertificering heeft water niets te maken: omdat het van minerale oorsprong is, telt het niet mee als biogrondstof, waardoor keurmerken zoals Ecocert het minimale bioaandeel van een formule met 10 procent relatief laag leggen.

• Gels en toners: water als drager van het gelnetwerk respectievelijk als hoofdbestanddeel.
• Crèmes en lotions: water als een van de twee emulsiefasen, afhankelijk van het type licht of rijk.
• Gezichtswaters en aftershaves: water als hoofdbestanddeel.
• Shampoos, douchegels, deodorants: oplosmiddel voor tensiden en andere wateroplosbare stoffen.
• Parfum: hulpstof in parfumoliën en aroma's.
• Niet aanwezig: in pure oliën, balsems en andere watervrije producten.

Water geldt als het best verdraagbare oplosmiddel überhaupt en is in basisproducten de ongecompliceerde keuze voor elke huid. De databank INCI Beauty beoordeelt Aqua in alle categorieën als onbedenkelijk. In de EU-databank CosIng, die bij Verordening (EG) nr. 1223/2009 hoort, staat Aqua vermeld met het EC-nummer 231-791-2 en de functie oplosmiddel; een beperking of maximale concentratie is daar voor water niet vastgelegd. De ingrediënten van cosmetische producten vallen onder wettelijke regelingen, waarbij buiten de EU andere voorschriften kunnen gelden.

Doorslaggevend voor de veiligheid is niet zozeer het water zelf als wel zijn zuiverheid. Cosmeticafabrikanten gebruiken daarom uitsluitend kiemvrij gezuiverd water, zoals ook de farmacie dat gebruikt. Ionen uit leidingwater zouden met andere bestanddelen kunnen reageren en zo de stabiliteit van de formulering kunnen aantasten. Gezuiverd water, waaruit zowel ionen als metalen zijn verwijderd, geldt voor een cosmetisch product zelfs als overmatig zuiver. Natuurlijke watersoorten bevatten daarentegen bijna altijd opgeloste zouten, die in een formule kunnen storen.

Een bijzondere positie nemen producten in die water vervangen door plantensappen of bloesemhydrolaten: rozenwater, korenbloemwater, oranjebloesemwater of toverhazelaarwater kunnen de huid irriteren, hoewel ze vaak juist voor de gevoelige huid worden aangeprezen. Zuiver water brengt dit risico niet met zich mee, maar bevat ook geen eigen verzorgende bestanddelen. Als je gevoelig bent voor onverdraagzaamheden, loont het daarom om naar de ingrediëntenlijst te kijken: staat daar Aqua zonder plantenwater, dan is de basis van het product zo neutraal mogelijk.

Water is de chemische verbinding H2O uit de elementen zuurstof en waterstof; in de INCI-lijst van cosmetische producten verschijnt het onder de Latijnse naam Aqua. Het Nederlandse woord gaat via Middelnederlands water en Oudnederlands watar terug op een Indo-Europese wortel, die al in Hettitische teksten uit het 2e millennium v.Chr. is aangetoond. Verwante vormen zijn in veel talen te vinden, zoals Engels water, IJslands vatn of Pools woda. Ook het Oudgriekse hydor, waarvan leenwoorden met het bestanddeel hydro zijn afgeleid, behoort tot deze woordfamilie. Volgens de chemische nomenclatuur zijn daarnaast namen als waterstofoxide of oxidaan (IUPAC) toegestaan.

In de natuur komt water zelden zuiver voor, meestal bevat het opgeloste zouten, gassen en organische verbindingen. Ongeveer 97 procent van het aardse water bevindt zich in de oceanen, gletsjers en poolkappen slaan nog eens 2 procent op, en op oppervlakte- en grondwater op het land valt minder dan 1 procent. Water is de enige natuurlijke stof die op aarde in vaste, vloeibare en gasvormige toestand voorkomt; het begrip water duidt daarbij de vloeibare toestand aan, ijs de vaste en waterdamp de gasvormige. De mens bestaat voor ongeveer 70 procent uit water, en biologische processen zijn zonder deze verbinding niet mogelijk. Ze behoort tot de natuurwetenschappelijk grondigst onderzochte chemische verbindingen.

Voor cosmetische en farmaceutische preparaten wordt geen gewoon leidingwater gebruikt, maar gezuiverd water zonder kiemen. Naar herkomst onderscheidt men leidingwater, gedemineraliseerd water, bron- en mineraalwater, grondwater, oppervlaktewater uit rivieren en meren, regenwater, thermaalwater en zeewater. Afgezien van gedemineraliseerd water en regenwater bevatten al deze soorten verschillende hoeveelheden opgeloste zouten. De zuivering gebeurt door destillatie, dus verhitten en vervolgens condenseren, of door ontzilting via ionenwisselaars en omgekeerde osmose. Onthard water is daarbij alleen van calcium- en magnesiumionen ontdaan, gedemineraliseerd water van alle mineralen en zouten.

Water is een anorganische verbinding met de formule H2O, een molaire massa van 18,015 g/mol en het CAS-nummer 7732-18-5. Als vloeistof is het doorzichtig en grotendeels kleur-, geur- en smaakloos. Het molecuul is gehoekt gebouwd: de hoek tussen de beide O-H-bindingen bedraagt 104,45 graden, en omdat zuurstof elektronegatiever is dan waterstof, draagt het molecuul uitgesproken deelladingen en werkt het als dipool. Deze polariteit maakt waterstofbruggen tussen de moleculen mogelijk, die zich voor fracties van seconden tot wisselende clusters samenvoegen en zo de bijzondere fysische eigenschappen van water verklaren. PubChem beschrijft water als het meest gebruikte oplosmiddel überhaupt, omdat vrijwel elke vaste of gasvormige stof er minstens in geringe hoeveelheid in oplost.

• Dichtheid: ongeveer 1000 kg/m³, met het maximum van 999,975 kg/m³ bij 3,98 °C; bij het bevriezen neemt het volume toe, waardoor ijs op water drijft.
• Viscositeit: 1,0019 mPa·s bij 20 °C, dus zeer dunvloeibaar.
• Oppervlaktespanning: 72 mN/m bij 20 °C, een van de hoogste waarden van alle vloeistoffen, wat de druppelvorming vergemakkelijkt.
• Warmtecapaciteit: 4,18 kJ per kg en kelvin bij 20 °C, een van de hoogste onder vloeistoffen bij kamertemperatuur.
• Verdampingsenthalpie: 2453 kJ/kg bij 20 °C, waarop het verkoelende effect bij verdamping berust.
• Gedrag in formuleringen: buitenste fase in O/W-crèmes, binnenste fase in W/O-crèmes, drager van het gelnetwerk in hydrogels.

Het watermolecuul bestaat uit één zuurstofatoom en twee waterstofatomen, die in een hoek van 104,45 graden staan; de bindingslengte bedraagt telkens 95,84 pm. Omdat zuurstof met 3,5 op de Pauling-schaal duidelijk elektronegatiever is dan waterstof met 2,1, heeft het zuurstofatoom een negatieve en hebben de waterstofatomen een positieve deellading; het dipoolmoment in de gasfase bedraagt 1,84 debye. Dit dipoolkarakter is de sleutel tot het gedrag in cosmetica: polaire en ionische stoffen zoals zouten, glycerine of wateroplosbare werkzame stoffen worden door de watermoleculen omhuld en gaan in oplossing. Apolaire oliën lossen er niet in op, daarom worden ze in emulsies als eigen oliefase fijn met de waterige fase vermengd.

Via de deelladingen vormen watermoleculen waterstofbruggen, die slechts fracties van seconden standhouden, zich voortdurend opnieuw ordenen en zo wisselende clusters vormen. Uit dit netwerk volgen de hoge oppervlaktespanning, de grote verdampingsenthalpie en het vermogen om per kilogram ongewoon veel warmte op te slaan. De hoge verdampingsenthalpie verklaart het verkoelende effect wanneer water op de huid verdampt, bijvoorbeeld na het aanbrengen van een gezichtswater of een lichte gel. De dichtheidsanomalie, dus het dichtheidsmaximum bij 3,98 °C, wordt voor formuleringen vooral relevant wanneer waterhoudende producten bevriezen en daarbij in volume toenemen.

Voor de formule betekent dit: water neemt zouten, vochtvasthoudende stoffen en andere polaire stoffen op, terwijl oliën en vetten alleen via een emulsie kunnen worden ingebouwd. Via het wateraandeel stuurt de fabrikant dus de consistentie, smeerbaarheid en het huidgevoel van een product, maar niet de werking in engere zin. Watervrije producten voelen in vergelijking al snel te vet aan, omdat de lichte, verdampende component ontbreekt. Verzorgende effecten berusten op de in het water opgeloste of geëmulgeerde stoffen, niet op het oplosmiddel zelf.

Over de stand van het onderzoek: voor water als cosmetisch oplosmiddel bestaan geen eigen werkzaamheidsstudies, en voor dit artikel zijn ook geen citeerbare klinische werken beschikbaar. De bij werkzame stoffen gebruikelijke vragen naar de optimale concentratie of een aangetoond effect op de huid zijn bij water niet zinvol te stellen, omdat het als drager van de overige stoffen dient en niet als werkzame stof. Water behoort weliswaar tot de natuurwetenschappelijk best onderzochte verbindingen, maar die inzichten betreffen natuurkunde en scheikunde, niet huidverzorging. Wie uitspraken over hydratatie of huidbeeld wil beoordelen, moet daarom naar de overige ingrediënten en hun concentratie kijken.