L’impegno della SSIP per alimentare l’evoluzione sostenibile e circolare della filiera: Linee di Ricerca 2025
Articolo a Cura di Claudia Florio, Responsabile Scientifico Programma Open Innovation “Leather Innovation Challenges 2025”
Pubblicato sulla rivista CPMC n.3 (2021)
L’evolversi del settore verso approcci progressivamente più sostenibili e circolari ha recentemente comportato la necessità di individuare soluzioni tecnologiche adeguate, in larga parte ancora non esplorate esaustivamente nell’ambito della filiera.
L’impegno della stazione Sperimentale, particolarmente nell’ultimo anno di attività, si è sostanziato attraverso l’avvio di Programmi di ricerca sempre più ambizioni, che hanno consentito un rafforzamento delle competenze tecnico-scientifiche interne su tali temi; competenze che, d’altra parte, sono andate completandosi ed alimentandosi ulteriormente attraverso le attività promosse in collaborazione con un solido partenariato di ricerca, nell’ambito di Progetti di Ricerca e Sviluppo co-finanziati, a livello nazionale e regionale. Ulteriore impulso, è derivato dalle attività di rete promosse nell’ambito dei Cluster Tecnologici Nazionali e particolarmente attraverso la collaborazione alle attività del Cluster Spring, Cluster italiano della Bioeconomia Circolare, che favorisce la condivisione, il matching e lo scambio, tra le realtà operanti nel settore della Bioeconomia, settore nell’ambito del quale l’industria conciaria acquisisce un ruolo progressivamente più centrale e cruciale.
A completare l’offerta tecnologica complessiva, maturata nell’ultimo anno di attività, ha infine contribuito in modo determinante l’avvio di un Programma di Open Innovation denominato “Leather Innovation Challenges 2025” (LIC 2025), un’iniziativa realizzata nell’ambito della Misura Voucher per consulenza in innovazione promossa dal Ministero dello Sviluppo Economico, che ha consentito di avviare una adeguata attività di scouting di tecnologie sui temi di principale interesse strategico per la filiera, e grazie al quale sono state individuate nuove azioni da avviare in sinergia con il mondo accademico e della ricerca, nonché con il contributo di imprese ad elevato profilo innovativo, per favorire la transizione della filiera verso l’adozione di soluzioni sempre più sostenibili, circolari e innovative.
A partire dalle attività avviate in tale contesto, sono state indentificate le principali Linee di Ricerca che costituiranno il nucleo scientifico attorno al quale la Stazione Sperimentale, insieme al proprio partenariato, andrà a rafforzare le proprie competenze e a definire le nuove azioni da avviarsi per favorire lo sviluppo sostenibile della filiera (Fig.1).
Le linee di ricerca individuate tengono conto, oltre che dei principali fabbisogni di innovazione e sostenibilità espressi dalle imprese, costantemente raccolti nell’ambito delle attività istituzionali, anche della necessità di favorire l’integrazione del settore conciario in un contesto tecnologico di più ampio respiro, attualizzato e competitivo; tengono inoltre conto dell’evolversi delle competenze scientifiche maturate dai ricercatori interni in sinergia con il proprio partenariato scientifico, che consente attualmente di proporre al settore un’offerta tecnologica matura e multidisciplinare.
Di seguito, una sintesi delle Linee di Ricerca individuate, ed una descrizione dei relativi ambiti di intervento, delle azioni finora svolte e degli sviluppi previsti.
Studio sui nuovi cuoi chrome-free
Tale linea, tenendo conto dei nuovi orientamenti del settore, è incentrata sullo studio dei nuovi sistemi di concia alternativi al cromo che si affacciano in misura crescente sul mercato, nell’ottica di minimizzare il potenziale sviluppo di cromo esavalente a partire dai concianti tradizionali al cromo, in determinate condizioni di invecchiamento o di processo, e particolarmente nel trattamento degli scarti conciari. Gli studi comprendono l’analisi comparativa di cuoi realizzati con diversi sistemi di concia, in termini di proprietà reticolanti degli agenti concianti, caratteristiche tecniche, merceologiche, prestazionali, eco-tossicologiche e di biodegradabilità dei materiali1,2. Le attività finora svolte su tale fronte, sia nell’ambito dei progetti interni, i cui risultati sono stati in parte diffusi nell’ambito del Programma di Formazione e Divulgazione Scientifica 2021, che co-finanziati, evidenziano la complessità dello scenario, con evidente necessità di approfondire ulteriormente la caratterizzazione di specifici aspetti, con particolare riferimento alla necessità di prevedere sviluppi nello studio comparativo delle prestazioni fisico-meccaniche dei cuoi chrome-free e metal-free. Grazie a recenti investimenti in attrezzature, che hanno riguardato il laboratorio di Prove Avanzate per la Ricerca e l’Innovazione, sarà inoltre possibile valutare in maniera comparativa e sistematica la biodegradabilità associata ad articoli realizzati con diversi sistemi concianti. Futuri sviluppi, che terranno conto anche delle proposte tecnologiche derivanti dal Programma LIC 2025, riguarderanno infine l’esplorazione di ulteriori soluzioni per la concia, in relazione alle proprietà concianti degli agenti alternativi ed alle ricadute in termini di prestazioni e caratteristiche di qualità e sostenibilità degli articoli.
Approcci e metodi per valutazione dell’impatto ambientale dei prodotti
In collaborazione con il proprio partenariato scientifico, la SSIP ha già avviato studi finalizzati allo sviluppo di una procedura per la valutazione robusta, riproducibile, comparabile e verificabile dell’impronta ambientale dei prodotti conciari. Considerata la complessità e la varietà di prodotti conciari, anche di nuova generazione, tenuto conto della diversa natura intrinseca dei materiali, in relazione all’origine animale, e tenuto conto della molteplicità di approcci che è attualmente possibile impiegare per le fasi di concia e riconcia, anche su tale fronte si è reso necessario prevedere ampi approfondimenti, oltre che l’avvio di studi sistematizzati su categorie omogenee di sempre nuovi prodotti, nell’ottica di soddisfare le esigenze del settore in maniera progressivamente più esaustiva e attualizzata.
Cuoi e smart materials
Se da un lato le caratteristiche produttive del cuoio, che riprendono in larga parte approcci rimasti invariati nel tempo, risaltano il valore aggiunto derivante dalla tradizione artigianale delle produzioni conciarie, va nel contempo rilevata la necessità di rispondere in maniera dinamica ai crescenti fabbisogni di innovazione dei consumatori; proprio in quest’ottica, la SSIP ha avviato un percorso di ricerca e innovazione per rendere il cuoio progressivamente più competitivo, sul piano della performance e della funzionalità. Costituiscono esempi in tal senso, i pregressi studi per l’impiego di nanomateriali carbon-based per il conferimento di aumentate caratteristiche di conducibilità elettrica superficiale, tecnologica già acquisita da aziende partner, per la produzione di guanti in pelle con proprietà touch screen3. Altre soluzioni tecnologiche sono attualmente in via di sperimentazione, nell’ambito del Progetto di Ricerca e Sviluppo “SINAPSI” – SIstemi evoluti e NAnotecnologie per la fabbricazione di Pelli Sostenibili ed Innovative, cofinanziato dal Ministero dello Sviluppo Economico, a valere sul Fondo per la Crescita Sostenibile – Sportello “Fabbrica intelligente”, per l’impiego di nanotecnologie per il conferimento di proprietà antimicrobiche, antiossidanti, autopulenti, di aumentata resistenza alla luce e di fluorescenza. Ad alimentare tale linea di ricerca, è previsto inoltre un ampliamento di studi e ricerche, che prevedono l’impiego di ulteriori soluzioni e materiali, anche in forza di nuovi partenariati stipulati con imprese innovative ed enti di ricerca, in larga parte derivanti dal Programma di Open Innovation, LIC 2025.
Trattamenti innovativi delle acque industriali conciarie
Coerentemente con la necessità di supportare i distretti industriali della concia nell’identificazione di soluzioni volte a minimizzare l’impatto ambientale delle produzioni, attraverso le attività tecnico-analitiche e di ricerca, la SSIP ha avviato studi la cui evoluzione potrà garantire una migliore gestione dell’impatto derivante dalle acque reflue di conceria in uscita agli impianti di depurazione: partendo dalla determinazione degli inquinanti recalcitranti ai trattamenti tradizionali, nonché da un’attività di scouting, ricerca e sperimentazione di tecnologie alternative4, comprendenti trattamenti fotocatalitici delle acque reflue conciarie3, la SSIP sta pianificando, congiuntamente al proprio partenariato di ricerca, ulteriori sviluppi di tali approcci, anche sulla base di nuovi input derivanti dal programma di Open Innovation, LIC 2025.
Approcci per la valorizzazione dei fanghi conciari
Negli ultimi anni sono stati svolti in tal senso studi che hanno previsto il ricorso a diverse tecnologie e approcci di per il trattamento e la valorizzazione di fanghi derivanti dall’industria conciaria, tal quali o parzialmente pre-essiccati, nell’ottica di favorire la riduzione del loro volume smaltito ed il loro reimpiego come fonte energetica. Le tecniche di processo prese in considerazione comprendono gassificazione/pirolisi veloce, pirolisi idrotermale, digestione anaerobica. Considerando l’interesse del settore verso tale tematica e tenuto conto, anche in questo caso, degli ulteriori input derivanti dal Programma di Open Innovation, LIC 2025, futuri sviluppi sono previsti nell’ambito delle attività di ricerca della SSIP con il proprio partenariato su tale fronte, nell’ottica di individuare soluzioni sempre più performanti per il loro impiego su scala industriale.
Nuove tecnologie abilitanti e approcci 4.0 per la pelle
Le principali sfide volte a rendere il settore conciario sempre più competitivo non possono prescindere dall’impiego delle nuove tecnologie abilitanti, comprendenti: Nanotecnologie Conciarie – Biotecnologie Conciarie – Additive manufacturing – Approcci 4.0 per l’automazione di processo e il controllo da remoto – Robotica e diagnostica avanzata per il controllo di processo e la verifica delle caratteristiche di qualità dei prodotti. In ciascuno di tali ambiti, sono state sia avviate forti azioni di rafforzamento delle competenze interne ad SSIP che previste azioni di sinergia con un partenariato altamente qualificato, che ha aderito al Programma LIC 2025 con proposte di rilevante interesse scientifico e tecnologico; sul fronte delle nanotecnologie, va sicuramente menzionata la recente verticalizzazione delle competenze SSIP, anche attraverso la partecipazione a progetti co-finanziati incentrati proprio sul loro impiego in ambito conciario (Progetti SINAPSI e LEONARDO); altra rilevante verticalizzazione è stata promossa nell’ambito delle Biotecnologie Conciarie, sia mediante l’implementazione di competenze interne, che attraverso l’attivazione di Progetti in collaborazione con un solido partenariato accademico e di ricerca. Anche sugli altri fronti, sono stati recentemente avviati progetti e attività di ricerca per l’implementazione delle competenze su tali ambiti, competenze che sono state ulteriormente completate e alimentate dai nuovi stimoli derivanti dal Programma di Open Innovation; va nello specifico citato il rafforzamento delle competenze in materia di impiego di approcci automatizzati 4.0, nell’ottica di promuovere il risparmio idrico, energetico e d prodotti chimici nel processo di produzione di nuove generazioni di cuoi sostenibili ad elevato valore aggiunto, anche grazie alla sinergia con ASSOMAC, nell’ambito del Progetto SINAPSI (che vede l’impiego trasversale e contestuale di più di una tecnologia abilitante); dalla sinergia con alcuni istituti del CNR emerge invece un rinnovato e potenziato skill in materia di Robotica e diagnostica avanzata per il controllo di processo e la verifica delle caratteristiche di qualità dei prodotti5; in rapida fase evolutiva è infine il rafforzamento di competenze in materia di impiego di tecniche di Additive manufacturing in ambito conciario, particolarmente in relazione ai progetti orientati all’impiego dei prodotti di trasformazione di scarti solidi conciari, nei processi di manifattura additiva; tema che aggancia trasversalmente larga parte delle attività previste nell’ambito della linea di ricerca successiva.
Nuovi materiali circolari
Particolarmente nutrito è il ventaglio di attività attualmente incentrate sul tema dello sviluppo di nuovi materiali circolari; sull’individuazione di nuovi approcci per la trasformazione e valorizzazione degli scarti sono basati molti dei progetti di principale rilievo, sia interni che in partenariato6, anche nell’ambito dei Progetti co-finanziati. Tali progetti sono in larga parte incentrati, nello specifico, sulla ricerca e la sperimentazione di soluzioni per il trattamento di rasature e rifilature di pelli prodotte mediante diversi sistemi concianti, attraverso approcci chimici e biotecnologici/enzimatici, per l’ottenimento di idrolizzati di collagene con caratteristiche di elevato valore aggiunto, nonché per l’impiego di questi ultimi in processi di trasformazione, per l’ottenimento di molecole e film bio-based; questi ultimi sono quindi testati in relazione al loro impiego nell’ambito dello stesso processo conciario, come agenti di concia, riconcia e rifinizione a basso impatto eco-tossicologico ed alto valore aggiunto, in relazione alla loro origine circolare. Tra i Progetti promossi in tal senso, vanno citati: il Progetto Ri-Leather, finanziato dalla Regione Veneto per lo sviluppo di prodotti e tecnologie per la Riduzione delle sostanze pericolose ed inquinanti ed il Riciclo e il Riutilizzo degli scarti della lavorazione della pelle”, ed il Progetto di Dottorato Industriale in corso di svolgimento, promosso in collaborazione con l’Università degli Studi di Napoli “Federico II”, dal titolo “Green Chemistry and Circular Economy
as alternative strategies for the traditional leather manufacturing industry”. Altri progetti stanno attualmente avviandosi, riguardo l’impiego dei prodotti di trasformazione degli scarti dell’industria conciaria, anche in associazione ai prodotti di trasformazione dell’industria tessile, come bioinchiostri per il relativo impiego nelle tecniche di manifattura additiva, come nel caso di attività avviate in collaborazione con l’Università degli Studi della Campania “Luigi Vanvitelli”; tali attività stanno gradualmente implementandosi attraverso l’avvio di ulteriori collaborazioni con enti di ricerca ed università, avviate a seguito dell’esame delle proposte tecnologiche individuate nell’ambito del Programma LIC 2025, attraverso il quale sarà possibile portare avanti una linea di ricerca particolarmente strategica per l’attualità degli obiettivi e delle ricadute di ampio respiro per l’intera filiera della pelle.
Le linee di ricerca individuate consentiranno in definitiva di prevedere l’impiego di approcci evoluti per la progettazione di materiali sostenibili e circolari, nonché per la gestione degli impatti determinati dalle produzioni conciarie tradizionali e di nuova generazione, nell’ottica di determinare un salto tecnologico determinante dell’intero settore, nella direzione dello sviluppo sostenibile.
1 – Naviglio B., Florio C., Caracciolo D., Gambicorti T., Aveta R1, Girardi V., Scotti M. – The characterization of volatile organic compounds (voc) in wet-white and metal free leather – XXXV IULTCS Congress, Dresden, Germany, 25-28 June 2019.
2 – Florio C., Mascolo R., Calvanese G., Naviglio B. – The role of surface properties in durability and comfort of finished leathers – XXXIII IULTCS CONGRESS, Novo Hamburgo, (BRASILE), 24-27 Nov. 2015
3 – Florio C., Calvanese G., Naviglio B., Sarno M., Iuliano M., Ciambelli P., De Pasquale S. - Improving electrical conductivity of leather surface: a new technology versus industrial applications - Nano Express, 1 (2020) 010032.
4 – Caracciolo D., Vaiano V., Gambicortia T., Sacco O. – Photocatalytic treatment of industrial wastewaters using structured photocatalysts – Chemical Engineering Transactions, 84, 2021, 151-156.
5 – Florio C., Pagliarulo V., Leone G., d’Angelo G., Renò V., Attolico G., Stella E., Ferraro P. – New frontiers of advanced diagnostics and non-destructive testing for quality control in the tanning industry – XXXV International IULTCS Congress (Congress of the International Union of Leather Technologists and Chemists Societies), Addis Ababa – Ethiopia, November 3rd-5th, 2021.
6 – Bufalo G., Florio C., Cinelli G., Lopez F., Cuomo F., Ambrosone L. – Principles of minimal wrecking and maximum separation of solid waste to innovate tanning industries and reduce their environmental impact: The case of paperboard manufacture – Journal of Cleaner Production, 174 (2018) 324-332.
Fig.1: Linee di Ricerca SSIP 2025
Vuoi ricevere la copia di CPMC? Iscriviti QUI per leggere la rivista ufficiale della Stazione Pelli e non perderti i prossimi numeri.