L’evoluzione del sistema produttivo conciario verso una dimensione sempre più sostenibile e circolare, che ha determinato una crescente tensione verso la ricerca di alternative ai tradizionali paradigmi riduttivi, ha di fatto costituito una considerevole opportunità di sviluppo per il settore, in tempi recenti; tuttavia, tale svolta ha determinato nel contempo alcune criticità, da correlarsi proprio all’impiego di tali soluzioni alternative: l’introduzione di nuove molecole per la concia e, più in generale, il ricorso a nuovi formulati per soppiantare i tradizionali chemicals nelle diverse fasi del processo a umido e di rifinizione, determina di sovente problematiche imprevedibili, come la formazione di nuovi difetti o compromissione delle prestazioni del materiale. Inoltre, i presunti miglioramenti introdotti, in termini di sostenibilità, ivi compresi gli aspetti di efficientazione dell’impiego delle risorse, necessitano di essere codificati in maniera misurabile, affinché l’innovazione introdotta possa radicarsi e stabilmente nelle produzioni di nuova generazione.
Tutto quanto premesso determina un’implementazione dei fabbisogni di monitoraggio degli aspetti di qualità e tracciabilità delle risorse impiegate per le nuove produzioni. In tal senso, un valido supporto è offerto dall’impiego di approcci multi-diagnostici, in grado di fornire informazioni cruciali sulle caratteristiche di qualità dei prodotti intermedi e finiti, oltre che sui parametri di processo; molti di tali approcci, prevedono il ricorso a tecniche di caratterizzazione, come tecniche cromatografiche, spettroscopiche e di microscopia ottica ed elettronica che, pur soddisfacendo l’esigenza di acquisire informazioni puntuali su prodotti e processo, presentano lo svantaggio di prevedere tempi di esecuzione mediamente lunghi e pretrattamenti distruttivi.
Le soluzioni più attuali comprendono, d’altra parte, approcci automatizzati che consentano e di monitorare in maniera ottimale l’efficacia dei processi e la qualità dei prodotti, attraverso strumenti in grado di fornire risposte veloci, in modo da poter operare in ambiente di lavoro, con conseguente possibilità di risparmiare risorse. A questi vantaggi si aggiunge la possibilità di agire in maniera preventiva e predittiva attraverso l’impiego crescente di tecnologie NDT (Non Distruttive Testing) per il controllo in linea delle produzioni: come risulta da recenti studi svolti dalla SSIP in collaborazione con il suo partenariato, tali approcci risultano particolarmente performanti per l’identificazione preventiva dei difetti del cuoio, la diagnostica tempestiva delle criticità di produzione connesse all’impiego di formulati innovativi per la concia e la rifinizione, nonché per il monitoraggio e l’efficientamento delle risorse chimiche impiegate.
Su questo fronte è verticalmente sviluppato il Progetto TAN-TOM– Tecniche di oggettivazione non invasiva delle pelli lavorate in ambito conciario tramite nuovi sistemi di acquisizione ottici multispettrali e tomografici elettromagnetici, elaborati tramite sistemi basati su intelligenza artificiale.
Il Progetto, coinvolge cinque soggetti Partner: particolarmente tre rilevanti aziende operanti in diversi settori industriali, come Barnini srl, Azienda Capofila del Progetto, specializzata in progettazione e costruzione di impianti automatizzati, S.I.R.I.O. Lavorazione Conciaria srl con competenze trasversali nelle lavorazioni conciarie conto terzi e TECNOCREO Società di ingegneria operante in numerosi settori industriali nazionali, oltre due Organismi di Ricerca, come il Consorzio Nazionale Interuniversitario per le Telecomunicazioni (CNIT), Ente di ricerca non-profit riconosciuto dal MIUR che opera nel settore dell’ICT (consorzia 38 università e 8 unità di ricerca presso il CNR) e la Stazione Sperimentale per l’Industria delle Pelli e delle materie concianti Srl (SSIP) Organismo di Ricerca Nazionale di riferimento per la filiera del cuoio, cui è affidato il ruolo di Coordinamento Scientifico del Progetto.
Partecipano inoltre al Progetto ulteriori quattro società ad elevato profilo tecnologico e di produzione conciaria, in qualità di consulenti, come COMPOLAB – Società di engineering con solide competenze multidisciplinari in grado di sviluppare soluzioni avanzate e innovative, dall’idea fino alla industrializzazione, FREE SPACE – Start-up innovativa che ha come scopo la ricerca, la progettazione, la produzione di sistemi e dispositivi, sia hardware che software per la generazione, il controllo e il trasferimento dei segnali elettromagnetici, BCN – Azienda conciaria attiva da più di 80 anni, in grado di seguire complessi progetti di R&D, che oggi, alla terza generazione, coniuga artigianalità, innovazione tecnologica ed ecosostenibilità, FLYSIGHT – PMI operante nei settori difesa, aerospaziale e infrastrutture, che produce soluzioni software di supporto decisionale basate su intelligenza artificiale e realtà aumentata.
Con un costo complessivo ammissibile di oltre 8 milioni di euro, ed una durata di 36 mesi, il Progetto, rappresenta uno strumento ad elevato potenziale strategico per favorire lo sviluppo della filiera di riferimento; nello specifico, TAN-TOM, ha per obiettivo la realizzazione di un sistema “tomografico” di ispezione delle pelli, allo scopo di oggettivare la qualità delle medesime durante i processi di lavorazione, prevedendo l’elaborazione di sistemi tecnologici diagnostici avanzati, al fine di garantire il monitoraggio in continuo della qualità del prodotto realizzato. Grazie anche alla strumentazione scientifica messa a disposizione dai partner di progetto, i dati raccolti saranno correlati con parametri chimico-fisici e merceologici delle pelli, al fine di validare i dati acquisiti, nonché al fine di ricercare le possibili cause delle criticità delle produzioni, anche in maniera predittiva e propedeutica alla progettazione di soluzioni per la prevenzione e risoluzione dei difetti del cuoio.
Avviato ad aprile 2023, il Progetto ha consentito di esplorare l’applicazione della tecnologia a radiofrequenza (RF) in diversi range di riferimento per valutare le proprietà fisiche/chimico-fisiche e merceologiche delle pelli, ed identificare parametri tecnici critici, rivelando prospettive significative per migliorare la qualità e il controllo del processo produttivo nell’industria conciaria; complessivamente, sarà esplorata l’applicabilità nelle bande UHF (Ultra high frequency, banda 300-3000 MHz), SHF (Super high frequency, banda 3-30Ghz), EHF (Extremely high frequency, banda 30-300 GHz). È in fase di esplorazione anche l’impiego di tecniche ottiche multispettrali per l’acquisizione, l’elaborazione e l’identificazione dei difetti superficiali delle pelli, come macchie, graffi, alterazioni e compromissioni del fiore e della rifinizione; sono stati in tal senso studiati ed acquistati gli illuminatori ed i fotorecettori adeguati a risaltare l’intera gamma di difettistiche e sono stati analizzati sistemi di azionamento delle luci volti ad amplificare l’impatto visivo dei difetti; i dati acquisiti saranno elaborati da algoritmi di IA, che consentiranno di ottenere informazioni immediatamente leggibili sui campioni ispezionati. I sistemi in via di sviluppo e sperimentazione saranno testati sia su articoli intermedi (di diversa origine, destinazione d’uso e caratteristiche di lavorazione), che su campioni finiti, realizzati ed invecchiati in condizioni tali da riprodurre criticità in maniera controllata e testare il grado di specificità e capacità predittiva dei sistemi diagnostici impiegati.
Ulteriori sviluppi, nell’ambito del controllo non distruttivo di prodotto e processo conciario, sono in via di esplorazione attraverso una delle attività previste dal Progetto 4.01 SOLARIS, (Sustainable Options for Leather Advances and Recycling Innovative Solutions), promosso e coordinato scientificamente dalla SSIP, nell’ambito del Partenariato Esteso MICS (Made in Italy Circolare e Sostenibile) e a cui partecipa un nutrito numero di gruppi di ricerca del partenariato, afferenti all’Università degli Studi di Napoli Federico II, al Politecnico di Torino, al Politecnico di Milano, all’Università di Brescia, all’Università di Padova e al CNR. Su questo fronte, il Progetto può contare sulle infrastrutture di ricerca e sistemi diagnostici messi a disposizione dai partner, che stanno portando a promettenti risultati (rappresentati anche nei contributi scientifici che seguono).
Per suo conto, la SSIP è impegnata nello sviluppo e sperimentazione di approcci basati sull’impiego della spettroscopia NIR (Near Infrared Soectroscopy) per il monitoraggio di agenti tradizionali e innovativi impiegati nella produzione conciaria su intermedi e finiti conciari, oltre che nei bagni di concia, nell’ottica di qualificare i prodotti e monitorare l’impiego delle risorse, minimizzando gli impatti del processo; la messa a punto degli approcci ha riguardato l’acquisizione mediante un sensore MicroNIR OnSite-W, corredato da un accessorio dedicato all’acquisizione dei campioni liquidi e l’elaborazione dei risultati con ausilio di metodi chemiometrici e analisi statistica multivariata dei dati attraverso l’analisi delle componenti principali (PCA).
Come riportato, a titolo esemplificativo, nelle figure 1 e 2, le acquisizioni effettuate su intermedi di lavorazione conciaria, e la successiva rielaborazione dei dati, mediante PCA, ha consentito di discriminare tra diverse tipologie di sistemi concianti utilizzati per la produzione di campioni wet, suggerendo il possibile impiego della tecnica per implementare in maniera non distruttiva e potenzialmente automatizzata gli strumenti di controllo della produzione e tracciabilità dei prodotti.
Nel complesso, gli approcci multidisciplinari finora esplorati hanno evidenziato il promettente e cruciale ruolo svolto dalla diagnostica non distruttiva sul fronte del monitoraggio delle caratteristiche qualificanti e prestazionali dei cuoi, in un’ottica di tracciabilità e controllo avanzato di produzione conciaria.
Acknowledgement
This work arises from a part of activities carried out within the Project TAN-TOM – Tecniche di oggettivazione non invasiva delle pelli lavorate in ambito conciario tramite nuovi sistemi di acquisizione ottici multispettrali e tomografici elettromagnetici, elaborati tramite sistemi basati su intelligenza artificiale, Co-financed by the Italian Ministry of Enterprises and Made in Italy (ex-MISE), Fondo per la Crescita Sostenibile – Primo Sportello del Bando “Accordi per l’innovazione” – D.M. 31 Dicembre 2021 – DD 18 Marzo 2022.
This work arises from a part of activities carried out within the MICS (Made in Italy–Circular and Sustainable) Extended Partnership and received funding from the European Union Next-Generation EU (PIANO NAZIONALE DI RIPRESA E RESILIENZA (PNRR) – MISSIONE 4 COMPONENTE 2, INVESTIMENTO 1.3 –D.D. 1551.11-10-2022, PE00000004). This manuscript reflects only the authors’ views and opinions, neither the European Union nor the European Commission can be considered responsible for them.
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