Applicazione del collagene estratto dai rifiuti solidi conciari
A cura di C. Florio – responsabile Ricerca SSIP, M. Gargano – Dipartimento Scienze Chimiche, Università Federico II di Napoli, Giovanni Sannia – Presidente BIO POX, Vincenzo Lettera -Amm. Unico Biopox SRL
Contributo apparso su CPMC II/2023
Il processo di produzione del pellame è lungo e complesso: la pelle animale, derivante dalla industria di produzione della carne, è sottoposta a una serie di operazioni per essere convertita in cuoio. Il processo conciario è comunemente diviso in tre fasi principali: la pre-concia, la concia e la post-concia. Le operazioni di pre-concia comprendono tutte quelle attività volte alla conservazione e alla pulizia delle pelli grezze; il processo di concia converte le pelli in cuoio, modificando il collagene presente nelle fibre della pelle; e le operazioni di post-concia sono le responsabili dell’aspetto finale e delle caratteristiche estetiche e meccaniche del cuoio. Tra i processi della post-concia, quello della riconcia è cruciale non solo per ottenere prodotti uniformi, ma anche per conferire al cuoio nuove proprietà, aumentandone la qualità: frequentemente, l’aggiunta di agenti riempitivi è necessaria per minimizzare le imperfezioni presenti sulla pelle, come le zone vuote e rugose. Per ottenere le caratteristiche desiderate, diversi agenti chimici, organici o inorganici, sono utilizzati simultaneamente; tra i materiali organici, quattro classi sono generalmente usati nei processi di riconcia: i) tannini vegetali; ii) syntani; iii) resine; iv) polimeri. Durante gli ultimi decenni, i riempitivi sintetici sono stati pian piano sostituiti dalle proteine. Tra le proteine, il collagene ha riscosso sempre maggiore interesse, grazie alla sua alta compatibilità con le fibre del cuoio e alla sua funzione strutturale. Con l’obiettivo di promuovere un flusso produttivo circolare e verde, la vera sfida è ’applicazione del collagene estratto dagli scarti solidi dell’industria conciaria come riempitivo nel processo di produzione del pellame. Reimpiegare il collagene nella produzione del pellame risulta vantaggioso anche per il suo recupero: non necessita, infatti, un alto grado di purezza come per le applicazioni in campo medico e cosmetico. Inoltre, i rifiuti solidi dell’industria conciaria rappresentano un problema critico per la sostenibilità ambientale della produzione del pellame: le rasature conciate risultano essere altamente inquinanti e potenzialmente tossiche a causa della presenza degli agenti concianti che, legandosi alle fibre di collagene presenti nella pelle, rendono questi scarti
difficilmente degradabili. In linea con il progetto di ricerca “Green Chemistry and Circular Economy as alternative strategies for leather manufacturing industry”, le rasature conciate sono state valorizzate, utilizzandole come fonte di collagene, estratto
tramite idrolisi enzimatica; questo ha permesso il recupero di collagene strutturato di alta qualità, permettendo, inoltre, lo sviluppo di un protocollo di cross-linking enzimatico con la caseina [1]. L’utilizzo degli enzimi ha permesso una fine regolazione delle reazioni di idrolisi e cross-linking, rendendo il collagene idoneo per il riutilizzo come riempitivo della pelle. Il collagene, estratto da diverse tipologie di rasature conciate, è stato integrato nel processo di riconcia come riempitivo per la pelle di bassa qualità, mediante la sua capacità di formare cross-links con la caseina tramite l’azione di una transglutaminasi microbica.
Il processo di riconcia è stato quindi ridisegnato per applicare il collagene come riempitivo, sostituendo quelli attualmente in
uso: la reazione enzimatica di cross-linking è stata effettuata in situ per permettere alla caseina e al collagene introdotto di formare legami covalenti con il collagene presente nella matrice della pelle [2]. In seguito al trattamento, lo spessore della
pelle, riempita con il metodo sviluppato, aumenta del 40% e risulta maggiore del 20% rispetto a quello della pelle riempita con il
metodo tradizionale di riconcia. Inoltre, le caratteristiche microscopiche della pelle suggeriscono che il nuovo processo di
riconcia permette un migliore e più omogeneo riempimento della pelle, risultando anche in una superficie più liscia e caratterizzata da pori aperti. Per valutare l’effetto del collagene sulla pelle riempita, ne sono state analizzate le proprietà
meccaniche e organolettiche: il nuovo processo di riconcia permette la produzione di una pelle più piacevole al tatto, caratterizzata da migliore resistenza alla trazione.
Infine, in accordo con lo spessore, le caratteristiche microscopiche e le proprietà meccaniche e organolettiche, esperti dalle
concerie locali hanno valutato il valore di mercato della pelle come i) 15,00 €/ m2 prima del processo di riconcia (pelle caratterizzata da rughe e spazi vuoti); ii) 25,00 €/ m2 dopo il processo tradizionale di riconcia (pelle non uniformemente riempita); iii) 35,00 €/ m2 dopo il nuovo processo di riconcia (pelle uniformemente riempita). Sulla base di questa valutazione, è stata effettuata un’analisi di costi/benefici: ne risulta che il nuovo processo di riconcia aumenta il guadagno totale del 35%.
In conclusione, l’impiego del collagene derivato dagli scarti solidi dell’industria conciaria non solo assicura un’alta compatibilità tra l’agente di riempimento e la matrice della pelle, ma anche aggiunge valore alle rasature della pelle: la proteina che li compone può essere applicata per produrre cuoi di alta qualità, promuovendo metodi verdi di produzione e un flusso circolare.
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