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Tra i metodi di indagine più interessanti per lo sviluppo di studi e ricerche in campo conciario, un approccio particolarmente promettente riguarda l’impiego di sistemi per l’analisi termica.

La tecnica utilizzata alla SSIP impiega un sistema accoppiato: la «Thermogravimetric Analysis» (TGA) è una tecnica utilizzata per determinare le variazioni di massa del campione in atmosfera controllata al variare della temperatura e del tempo; la «Differential Scanning Calorimetry» (DSC) è un metodo termico nel quale viene misurata, in funzione della temperatura del campione, la differenza tra i flussi termici nella sostanza ed in un riferimento, attraverso la quale è possibile determinare numerosi parametri qualificanti per molti materiali (come Temperatura/entalpia di fusione; Temperatura/entalpia di cristallizzazione; Energia e la temperatura di reazione; Temperatura di transizione vetrosa; Temperatura e l’energia di transizione di fase; Capacità termica ed il calore specifico dei campioni in esame).

Qualora a tale sistema venga associato, inoltre, un apparato rivelatore, con particolare riferimento ad uno spettrometro di massa, sarà nel contempo possibile qualificare le emissioni prodotte durante le trasformazioni termiche, con la possibilità di prevedere ulteriori applicazioni, oltre all’esame dei processi di degradazione termica, come il rilevamento di additivi in una matrice, l’analisi di reazioni chimiche, con caratterizzazione dei materiali di partenza e dei prodotti finali, studi di comportamento di assorbimento/desorbimento di molecole, ecc.

I dispositivi per l’analisi termica di campioni, molto utilizzati per la caratterizzazione di altri materiali, con particolare riferimento ai materiali polimerici di sintesi, sono di rado impiegati per indagini sistematiche sulle caratteristiche prestazionali dei cuoi, come risulta dall’analisi della letteratura scientifica di riferimento, ponendosi pertanto come approcci da sviluppare in maniera innovativa per la filiera della pelle.

Relativamente alle applicazioni in ambito conciario, sicuramente questa tipologia di approcci diagnostici può essere di grande supporto per la caratterizzazione dei polimeri di rifinizione e per lo studio delle relazioni tra la struttura di questi ultimi e le loro prestazioni, nell’ottica di individuare possibili cause di criticità e difetti, nonché per poter pianificare azioni di miglioramento ed innovazione di prodotto; la conoscenza di del grado di cristallinità dei polimeri, la determinazione della temperatura di transizione vetrosa,  e più in generale dei parametri da correlare alle loro caratteristiche chimiche, strutturali e conseguentemente prestazionali, ha costituito difatti uno strumento cruciale per lo studio comparativo delle rifinizioni e per la progettazione di soluzioni migliorative ed innovative (fig1).

Tali approcci diagnostici sono inoltre potenzialmente strategici per la caratterizzazione dei cuoi, particolarmente in relazione alla possibilità di effettuare studi comparativi di stabilità termica della pelle conciata con diverse tipologie di agenti; tali studi andrebbero a completare ed arricchire le informazioni macroscopicamente ottenute attraverso la determinazione della temperatura di contrazione dei cuoi (secondo UNI EN ISO 3380:2015); la calorimetria differenziale a scansione (DSC) permette infatti di studiare i cambiamenti entalpici associati alla denaturazione del collagene, di cui la contrazione rappresenta la manifestazione macroscopica. Queste modifiche sono associate a quelle di altre caratteristiche chimiche e meccaniche del materiale, in conseguenza alla rottura di legami non covalenti che stabilizzano il collagene con l’aumento della temperatura. Alcuni studi di settore, in tal senso, sono stati avviati (Comparison of different tanning agents on the stabilization of collagen via differential scanning calorimetry. – Ersin Onem, Ali Yorgancioglu, Huseyin Ata Karavana, Onur Yilmaz- J. Therm Anal Calorim- 2017); va tuttavia rilevato che ad oggi manca una sistematizzazione delle informazioni, tenuto conto soprattutto della crescente eterogeneità di articoli da studiare, coerentemente con il crescente impiego di agenti concianti alternativi al cromo di nuova generazione.

A completare il quadro delle applicazioni di particolare interesse strategico per il settore, vi è la possibilità di impiegare sistemi di analisi termica per indagini che riguardano la caratterizzazione di idrolizzati proteici, con particolare riferimento alla possibilità di qualificare i prodotti che derivano da approcci di trasformazione e valorizzazione degli scarti conciari, ad esempio, mediante trattamenti idrolitici di tipo chimico e/o enzimatico, tematica  attualmente oggetto di studi da parte della SSIP, nell’ambito di progetti dedicati alla Circular Economy.  Come suggerito da alcuni studi avviati in tal senso, la tecnica è in grado non solo di consentire il monitoraggio dell’efficacia dei processi di idrolisi, ma anche di verificare l’efficacia di impego dei prodotti ottenuti in numerosi ambiti di applicazione, comprendenti applicazioni di refilling delle pelli degradate, attraverso l’impiego di idrolizzati di collagene (SEM, FTIR and DSC Investigation of Collagen Hydrolysate Treated Degraded Leather. Yang Zhang Zifan Chen, Xuegang Liu, Jiabo Shi, Hongjun Chen, Yuxuan Gong. Journal of Cultural Heritage. 2020), anche in questo caso, applicazione oggetto di studio nell’ambito di attività di dottorato di ricerca a caratterizzazione industriale, che la SSIP segue in collaborazione con l’Università degli Studi di Napoli “Federico II”.

Elementi che concorrono in definitiva a consacrare il valore della diagnostica strumentale nello sviluppo degli scenari di innovazione di interesse per la filiera del cuoio.

Claudia Florio
Coordinatore scientifico Dipartimento di Biotecnologie Conciarie

Pubblicato il: 11 Giu 2021 alle 09:09