Riprendono le attività di Ricerca e Sviluppo del progetto denominato Ri-Leather, iniziato in autunno 2019, e che porta la firma della SSIP come partner scientifico, capitanata dall’azienda di prodotti chimici Real Color. Della cordata fanno parte, inoltre, le aziende costituite in ATI: Conceria Montebello, Conceria Corradi e Biodermol. Finanziato dalla Regione Veneto (POR FESR 2014-2020 misura 1.1.4), il progetto
mira ad introdurre innovativi prodotti chimici e processi di lavorazione conciaria, dalla fase di depilazione/calcinaio, alla concia e riconcia, al fine di ridurre l’impatto ambientale e introdurre nel mercato nuovi prodotti ecosostenibili, finalizzati al miglioramento delle produzioni creative. Gli obiettivi del progetto sono:
* Riduzione dei fanghi di depurazione e del COD dei reflui, attraverso l’introduzione di un nuovo sistema di depilazione enzimatica/ossidativa con “recupero” del pelo
* Riduzione consistente delle sostanze inquinanti e pericolose come i solfuri nel trattamento di depilazione
* Riutilizzo del pelo integro e privo di sostanze pericolose per la realizzazione di imbottiture e pannelli coibentanti e tessuti tecnici
* Riutilizzo e Riciclo dei residui della pelle conciata e caratterizzazione e valorizzazione degli stessi in termini di biodegradabilità della pelle in crust
* Riduzione del COD dei reflui di processo di riconcia.
Le fasi innovative del progetto sono nello specifico:
a) depilazione e calcinaio con il “recupero” del pelo per mezzo di nuovi prodotti chimici depilanti: attraverso l’abbinamento dell’azione enzimatica e dell’ossidazione chimica al fine di ottenere un pelo intatto non idrolizzato, pulito e privo di sostanze pericolose. Il pelo recuperato potrà essere facilmente compattabile, essiccabile e disponibile per le lavorazioni successive (es. realizzare materiali per imbottiture, isolante acustico e termico nei settori arredo e bioedilizia e tessuti tecnici per pelletteria e calzatura).
b) rivalutazione degli scarti derivanti dalla lavorazione di rifilatura/smerigliatura delle pelli conciate attraverso lo sviluppo di un innovativo processo di riciclo del conciante organico wet white, proveniente dagli scarti, ed il suo successivo riutilizzo nello stesso ambito conciante/riconciante.
Il progetto mira inoltre a realizzare un nuovo prodotto chimico di origine proteica in grado di garantire una più efficace azione riconciante e ridurre notevolmente la dispersione di sostanze nei bagni di processo che causano l’incremento del COD dei reflui. In particolare, attraverso un processo di idrolisi specifico si intende separare il conciante organico dalla parte proteica; il conciante ottenuto e separato verrà caratterizzato per svolgere più efficacemente le sue funzioni riconcianti mentre la parte proteica derivante dal trattamento di deconcia verrà impiegata, previa modifica chimica specifica, in fase di riconcia come additivo e ausiliario per la riduzione del COD dei reflui derivanti dalla riconcia stessa.

La parte riguardante il calcinaio coinvolge oltre che SSIP la Conceria Montebello e l’azienda Biodermol.
Perché parlare di calcinaio, un processo tecnologicamente consolidato e che sembra aver già detto tutto riguardo le nuove scoperte? Seppur vero, dobbiamo riconoscere che nella maggior parte dei casi le industrie conciarie utilizzano ancora il tradizionale metodo di depilazione riduttiva con solfuro.
Se da un lato questo processo risulta affidabile ed efficace rimane invariata la problematica ambientale legata sostanzialmente a due parametri: quello dell'aria (odori, pericolosità dell’acido solfidrico) e del refluo, che nel caso del calcinaio distruttivo contribuisce quasi del 20% sulla quantità dei fanghi post depurazione.

Gli obiettivi di questo studio sono quelli di trovare una soluzione alternativa, per ovviare a questi inconvenienti, oltre che disporre di un processo più easy, ovvero:
* che operi ad un pH ridotto e che permetta di recuperare, o meglio riutilizzare un pelo non idrolizzato o intatto,
* avere un minor gonfiamento, con la possibilità di evitare la fase di decalcinazione successiva.
* un processo comunque che non necessiti di ambienti di reazione dedicati come bottali resistenti alla corrosione o dotati di sistemi di raffreddamento.

Lo scopo principale del calcinaio è quello di rimuovere il pelo e potremmo suddividerlo in depilazione e gonfiamento, solitamente operato in contemporanea. Il gonfiamento è piuttosto una conseguenza dell’intenzionale apertura e pulizia delle fibre collageniche con l’eliminazione di alcune sostanze indesiderate, come le proteine non strutturate e l’epidermide. Si potrebbe esplicitare il calcinaio come un’open up per consentirne l’eliminazione delle suddette e liberare, sostanzialmente, spazio per le sostanze concianti ed altre nei processi successivi.
La soluzione proposta deriva dalla sinergia di più tecnologie, ovvero:
• Enzimi per l’allentamento del pelo
• Attivatori o cofattori enzimatici (metalli, Sali)
• Energico ossidante per effetto «sharpening»
• Tampone di pH
• Emulgante
Il primo obiettivo è quello di provocare una depilazione non distruttiva perciò i target sono le sostanze di adesione del pelo e dell’epidermide.
La depilazione con «recupero» lavora sulla parete del follicolo del pelo fino al bulbo e sullo strato Malpighiano di giunzione fra derma ed epidermide; zona delle pre-cheratine (soft keratines). Questo compito viene svolto da agenti chimici che lavorano prevalentemente sul ponte disolfuro delle cheratine, denominati agenti “sharpening” che possono essere dei riducenti, come il solfuro, o ossidanti, come quelli considerati in questo studio.
Il secondo obiettivo e quello dell’open up che intendiamo sfruttare, invece, attraverso una operazione di catalisi enzimatica.
Gli enzimi di nostro interesse sono essenzialmente di due classi: proteasi, selettive soprattutto sui Proteoglicani, e le lipasi sui grassi.
I proteglicani sono delle sostanze molto complesse caratterizzate da una parte proteica e una polisaccaride. La parte polisaccaride è un glicosamminoglicano contraddistinto da unità disaccaride avente un gruppo ammidico in posizione C1.

b) General structure of a proteoglycan

Nella pelle i proteoglicani sono presenti nei tessuti connettivi e nella matrice extracellulare come il Dermatan solfato, il Condroitin Solfato e il Cheratan solfato
Nel processo combinato enzimatico e ossidativo sono stati utilizzati enzimi della suddetta specie coadiuvati da ausiliari per aumentarne l’efficacia come Sali e alcuni ioni metallici.
Si è notato come moderate concentrazioni di Sali (Mg2Cl, KCl) accelerano la penetrazione e l’attività degli enzimi.
Inoltre, i metalli come Ca, Mg, K favoriscono un legame più efficace fra enzima e proteoglicani bersaglio, diminuendo l’energia di attivazione dello stato di transizione.
Altro sviluppo sugli enzimi ha riguardato la loro protezione o incapsulamento che consente di mantenerne la stabilità, prima della loro applicazione in acqua, permettendo, così, di essere combinati con altri agenti depilanti, riduttivi o ossidativi, altrimenti aggressivi e denaturanti.
I rivestimenti utilizzati posso essere organici come l’alginato o inorganici come la silice.

Tab. 3

L’azione primaria di depilazione, o effetto “sharpening” di agenti riducenti come il solfuro agiscono efficacemente solo sulle pre-cheratine (soft cheratine).

Tab. 4

In realtà si potrebbe depilare con sola soda caustica, ma le controindicazioni sono notevoli, come l’effetto esotermico, il notevole gonfiamento a meno di un consistente aggiunta di sale ad effetto osmotico.
Ricordando che per il più comune riducente, il solfuro, l’azione si esplica solamente sulla corteccia; nel midollo non vi è cheratina, mentre sulla cuticola queste sarebbero troppo resistenti.
In un prossimo articolo dedicato al progetto verrà trattato il meccanismo di azione dell’agente depilante alternativo al solfuro e come è stato impiegato efficacemente in sinergia con l’azione enzimatica.

 
a cura di Marco Nogarole, Responsabile Tecnico e dei Servizi alle imprese del Distretto di Arzignano (Veneto) di SSIP