Deseurile din Industria de Pielarie

Partea I. CERCETARE BIBLIOGRAFICĂ

CAPITOLUL 1

CONSIDERATII GENERALE PRIVIND DESEURILE DIN INDUSTRIA DE PIELARIE

INTRODUCERE

Tăbăcăriile ofera un material cu valoare adaugata mare unei serii de lanturi valorice, in special in sectoarele de mobilier, automobile, moda,.(eserr) Materiile prime ale tabacariilor sunt pieile brute 99%, acest fapt ilustreaza in mod clar rolul ecologic al tabacariilor= valorificarea unui produs secundar, care, in absenta industriei de pielarie, ar fi eliminat, prezentand astfel asemanari cu industria de reciclare.(eserr)

Sectorul de pielărie reprezintă o sursă importantă de materiale pentru diverse industrii și domenii de activitate, unele din ele fiind cotate ca domenii de vârf.

1 Structura pielii animale

Pielea cruda constituie materia prima pentru industria pielariei si este un material valoros de origine regenerabila. Pielea are un rol esențial în protecția corpului; permite reglarea termică și hidrometrică și, în același timp, împiedică pătrunderea microorganismelor sau a substanțelor chimice periculoase. Funcțile pielii animale determină structura sa histologica, structura ce este valabila in diferite regiuni topografice ale pielii si dependenta de specia si conditiile de viata si mediu.

1.1 Elemente de histologie

Pielea animala este un tesut conjunctiv moale si dens, el este constituit din trei învelisuri: epidermul de origine ectodermică (țesut format din celule juxtapuse), dermul ( țesut conjunctiv format din fibre de colagen și fibre elastice) și hipodermul (stratul celular subcutanat) de origine mezodermică (mezenchimală). (figura..)

Structura pielii

Epiderma

Epiderma este stratul superficial al pielii, care se află în contact direct cu mediul extern, cu o grosime de 0,1 – 1 mm si format din mai multe substraturi de celule.

Cele 4 straturi ale epidermei se diferențiază din punct de vedere histologic:

strat de bază sau germinativ;

strat spinos;

strat granulos;

strat cornos.

Structura pielii, sectiune prin piele desen
a – epiderma; b – derma; c – hipoderma; 1 – stratul germinativ; 2 – stratul lui Malpighi; 3 – stratul granulos; 4 – stratul lucid; 5 – stratul cornos; 6 – stratul descuamant; 7 – zona papilara si cea coroniala

Cel mai profund este stratul germinativ sau bazal, unde se nasc si se multiplica celulele epidermice printr-o diviziune directa.

Al doilea strat denumit "stratul lui Malpighi" este format din celule poliedrice turtite.

Stratul urmator este "stratul granulos", cu celule turtite continand in protoplasma lor o substanta numita cheratohialina. In acest strat incepe procesul de imbatranire a celulelor prin infiltrarea cu cheratina (cheratinizare) care duce la uscarea si transformarea lor intr-un strat cornos.

"Stratul cornos" este considerat ca un strat protector inert in care elementele constituante sunt lipsite de viata, grosimea acestui strat este variabila.

Celulele care alcatuiesc epiderma sunt reprezentate de: cheratinocite (cca. 85%), melanocite (cca. 5%), celule Langerhans, celule Merkel.

Derma

Stratul principal al pielii, reprezentând aproximativ 85% din grosimea tegumentului si are structura conjunctivă aproape identică pe toată grosimea sa.

Derma este alcătuită dintr-o rețea complexă de țesut conjunctiv format din fibre de colagen care îi conferă rezistență mecanică și din fibre elastice, cum ar fi elastina, care îi dă o mare flexibilitate dar și din terminații nervoase, vase și matrice fundamentală.

Este împărțită în două straturi, stratul papilar, mai aproape de epidermă, unde se află fibrele cele mai fine și stratul reticular sau carnea, mai profund, unde fibrele sunt mai dense și mai dezvoltate. Tot în derm se gasesc si unitățile pilo-sebacee cum ar fi foliculii piloși și glandele sebacee, dar si glandele sudoripare.

Unitățile pilo-sebacee sunt distribuite în densități variate, sunt locurile unde se produc firele de păr. Foliculul pilos este împărțit în trei părți: bulbul părului, cuprinzând papila, regiunea de deasupra bulbului, unde se află mușchiul părului numit retractil; partea superioară unde este înfipt părul și unde se deschid glandele sebacee și glandele sudoripare (fig.1.2).

Fig.1.2 Structura părului

Hipoderma

Hipoderma, ultimul strat al pielii, este nivelul subcutanat și face legătura între dermă și restul corpului animal si este formata dintr-o retea de celule conjunctive cu infiltratii de celule adipoase (de grasime) si izoleaza pielea de partile profunde subiacente.

Este formată din țesut conjunctiv, țesut muscular, țesut adipos, vase sangvine și nervi.

In hipoderma iau nastere foliculii pilosi si glandele sudoripare, anexe importante ale pielii.

1.2. Compoziția chimică și structura fibrilară a pielii animale

Colagenul este cea mai importantă proteină de bază din care este formată pielea, structura ei unică fiind fundamentală în procesul de prelucrare a pielii.

Sursa principala din care se obtine prin diverse metode de extractie o reprezinta pielea animala. Pentru înțelegerea proprietăților pielii este necesară o cunoaștere a naturii acestei proteine. Natura chimică și fizică a colagenului a fost analizată printre alții.

Compoziția pielii animale

În compoziția fizico-chimică și structurală a pielii animale, cea mai mare pondere o au apa și proteinele, după cum se poate remarca în schema..

PIELE

Schema 2.1- Compoziția pielii animale

Compoziția în aminoacizi a celor mai importante substanțe proteice din piele, care conferă structura și proprietățile mecanice ale acesteia este redată în tabelul 2.1.

Tabelul 2. 1 – Compoziția în aminoacizi a celor mai importante molecule de proteine din piele

Structura de bază a pielii este formată din colagen un polimer natural format prin polimerizarea a 20 de aminoacizi, aranjați în secvențe caracteristice pentru molecula de colagen, ce are o structura conformaționala unică de triplu helix.

Ultimele cercetări privind molecula de colagen indică o structură formată din trei lanțuri polipeptidice structurate sub formă tri-elicoidală. Aminoacizii sunt plasați astfel în lanțul polipeptidic încât fiecare glicină să realizeze legături de hidrogen de tipul –N-H…..O=C< cu oxigenul din prolina sau hidroxiprolina învecinată. Cele mai frecvente legături de hidrogen sunt de tipul: >C=O…..H-N< , C-H…..O=C<, >N-H…..N- și au o lungime de aproximativ 3Å.

1.3. Stadiul actual privind tipurile de deșeuri de la tăbăcării

Sectorul de pielărie reprezintă o sursă importantă de materiale pentru diverse industrii și domenii de activitate, unele din ele fiind cotate ca domenii de vârf. Deșeurile provenite din industria de pielărie și din cea a confecțiilor din piele pot fi valorificate prin utilizarea mai multor metode de prelucrare, în diferite domenii.

Tăbăcăriile europene produc, în medie, 2,14 kilograme de deșeuri pentru fiecare metru pătrat de piele produsă. Această cifră ar putea reprezenta o valoare aparent semnificativă pentru mediu, însă trebuie să se ia în considerare și managementul general, și destinația finală a deșeurilor de la tăbăcării.

Problema deșeurilor, în ansamblu, nu este simplă, ea presupune o abordare complexă, sub toate aspectele, de la gestionare – identificare și inventariere, la tratarea corespunzătoare în vederea anihilării, reciclării-refolosirii, ceea ce implică preocupare, suport financiar și tehnologic, forță de muncă corespunzător calificată și nu în ultimul rând existența unui cadru legislativ, instituțional și administrativ corespunzător.

Din analiza datelor globale referitoare la sectorul de prelucrare a pieilor animaliere în cadrul întreprinderilor din Romania se constată că din cantitatea totală de piei crude prelucrate anual rezultă cca. 11.000 t deșeuri cu următoarea structură:

– 5500 t/an deșeuri de piele netăbăcită;

– 3500 t/an deșeuri de piele tăbăcită și nefinisată;

– 1800 t/an deșeuri de piele tăbăcită și finisată;

– 200 t/an deșeuri de piele cu blană.

Cele mai importante cantități de deșeuri provin din prelucrarea pieilor de bovine și din confecțiile de piele și încălțăminte.

Figura 1. Repartiția deșeurilor rezultate pe diferite faze de prelucrare

Reducerea poluării cu deșeurile de la tăbăcării și de la prelucrarea produselor finite din piele se poate realiza pe mai multe căi:

– optimizarea și reducerea până la înlocuire a auxiliarilor chimici toxici;

– găsirea unor alternative la utilizarea tananților pe bază de crom;

– recuperarea și reciclarea deșeurilor solide din procesul de prelucrare a pieilor.

Conform unui bilanț de materiale, într-un proces tipic de tăbăcire, dintr-un total de 1000 kg piei brute se obțin a 300-400 kg piele finită, 600-750 kg deșeuri solide și 20-40 m3 ape reziduale.

1. 3. 1. Descrierea categoriilor de deșeuri rezultate in procesul tehnologic de prelucrare a pieilor si utilizarea lor

Deșeurile din industria de pielarie se pot împarti în doua mari categorii

A. – Deșeuri solide

A.1. – Deșeuri netabacite – ștrecuitură

– șeruitură

– ștuțuitură

A.2. – Deșeuri tăbăcite

a) – cromate – răzătură cromată

– ștuțuitură cromată

b) – nefinisate – ștuțuitură

c) – finisate – ștuțuitură

– petice de la croit

– încălțăminte

B. – Deșeuri lichide

Ape reziduale

Nămoluri

1.3.2. Clasificare

Structura deșeurilor este în funcție de etapele fluxului tehnologic:

a. din procesul de prelucrare a pieilor brute

în stare solidă

– ștrecuitură, șeruitură și ștuțuitură gelatină

– răzătură și ștuțuitură cromată și vegetală

– furdale de piei cromate și vegetale ne/finisate

sub formă lichidă

– apele reziduale care conțin substanțe chimice utilizate în procesul de prelucrare, substanțe solide (păr) din procesul de depărare, grăsimi și proteine

– nămoluri

b. din procesul de confecție a pieilor finite, în care materialele sunt utilizate în proporție de 80%, deșeurile apar ca pondere din operația de croire – ștanțare, sub formă de:

– piei moi, înlocuitori de piele și materiale textile de la realizarea fețelor și căptușelilor;

– piei tari, plăci matrițate (duroflex, microporos etc.) de la realizarea tălpilor și tocurilor;

– plăci din fibre celulozice (fibrotex) și din fibre de piele (talpă artificială) utilizate la confecționarea branțurilor și ștaifurilor etc.

Caracteristicile fizico-chimice ale deșeurilor solide sunt aceleași cu ale materialului de bază din care provin. Deșeurile din confecții au o formă neregulată, cu margini conform pieselor care s-au decupat din materialul întreg (linii drepte și curbe) și au o suprafață sub 1 dm2.

Deșeurile provenite din tăbăcării sunt în proporție de 70% solide, iar apele reziduale sunt poluante prin conținutul de crom, substanțe organice, suspensii etc.

1.3. 3. Tipuri de deșeuri din industriile pielariei, blănăriei și textilă

Catalogul European de Deșeuri (CED) oferă o clasificare corectă a deșeurilor provenite din operațiile de prelucrare a pieilor:
1 deșeuri din industriile pielăriei și blănăriei
2.deșeuri de la șeruire
3. deșeuri de la cenușărire
4. deșeuri de la degresare cu conținut de solvenți fără faza lichidă
5. flota de tăbăcire cu conținut de crom
6. flota de tăbăcire fără conținut de crom
7. namoluri, în special de la epurarea efluenților în incinta cu conținut de crom
8.nămoluri, în special de la epurarea efluenților în incinta, fără conținut de crom
9.deșeuri de piele tăbăcită (răzături, stuțuituri, tăieturi, praf de lustruit) cu conținut de crom
10. deșeuri de la apretare și finisare
11. alte deșeuri nespecificate
12. deșeuri din industria textilă
13. deșeuri de la materialele compozite (textile impregnate, elastomeri, plastomeri)
14. materii organice din produse naturale (grăsime, ceară)
15. deșeuri de la finisare cu conținut de solvenți organici
16. coloranți și pigmenți cu conținut de substanțe periculoase
17. nămoluri de la epurarea efluenților în incinta cu conținut de substanțe periculoase
18. nămoluri de la epurarea efluentilor în incintă, altele decat cele specificate la 17

19. deșeuri de fibre textile neprocesate
20. deșeuri de fibre textile procesate
21. alte deșeuri nespecificate

1.4. Sursele de deșeuri de piele

In procesul de prelucrare a pieilor o parte din materia primă de bază care o constituie pielea, se regăsește cantitativ sub două forme: una solidă și una fluidă (ape reziduale), ultima nefăcând parte din subiectul studiului de față. Sursele de generare a deșeurilor includ în principal, locul în care se obține pielea ca suport de prelucrare și care este abatorul, apoi urmează sectorul de tăbăcărie în care pielea parcurge mai multe faze și în cele din urmă sectorul confecțiilor din piele

1.4 1. Abatorul

Prima sursă de generare a deșeurilor de piele o constituie abatorul în care se efectuează operații ca: jupuire, fasonare și presărare; în urma cărora rezultă deșeurile crude cu păr. In cazul în care se aplică operația de conservare a pielii, deșeurile provin din operația de fasonare a pielii sărate achiziționate de la particulari, fiind deci deșeuri sărate cu păr.

Ca efluenți rezultați în urma aplicării acestor operații sunt: sarea, sângele, urina și substanțele antiseptice, care nu intră in atenția studiului de față.

1.4 .2. Tăbăcăria

In sectorul de tăbăcărie deșeurile pot proveni atât în urma operațiilor de prelucrare a pieilor cât și în urma operațiilor de prelucrare a blănurilor, diferențiate între ele atât prin gradul pe pilozitate al pielii cât și prin cel de tăbăcire și/sau finisare.

Vor rezulta astfel deșeuri netăbăcite, tăbăcite și deșeuri tăbăcite și finisate ca în schemele ilustrative din figurile 4-7.

+

+

Figura 4. Generarea deșeurilor în tăbăcăriile de piei ovine și caprine

+

+

Figura 5. Generarea deșeurilor în tăbăcăriile de piei bovine

+

+

Figura 6. Generarea deșeurilor în tăbăcăriile de prelucrare a blănurilor

Figura 7. Generarea deșeurilor din intreprinderile de confecții

Gradul de transformare chimică, conținutul de material proteic și conținutul de umiditate sunt criterii care se iau în considerare în timpul procesului de valorificare a deșeurilor, motiv pentru care ponderea cea mai însemnată o are conținutul în material proteic, ținându-se însă cont și de gradul de transformare chimică. In această situație se ține seama de faptul că în procesele de prelucrare a pielii, agentii tananți micșorează performanțele proteinelor, ceea ce conduce la apariția așa numitelor deșeuri nerecuperabile, deoarece orice prelucrare ulterioară a acestora nu le poate valorifica integral.

Pe de altă parte deșeurile cu un conținut de umiditate, mai mare de 20 % (în special cele netăbăcite), sunt supuse mai ușor atacului microorganismelor, ceea ce necesită deci o conservare prealabilă, înainte de tratarea în scopul obținerii componentelor utile, ceea ce presupune ca atare consumuri suplimentare de energie.

1.5. Caracteristicile deșeurilor

Pentru deșeurile provenite de la pieile netăbăcite (crude) și de la pieile brute se ține seama de cantitatea de deșeuri rezultată la prelucrarea acestor piei. La fel se procedează si în cazul deșeurilor provenite de la pieile tăbăcite.

1.5.1 Deșeurile de piei crude

Aceste deșeuri apar în timpul operației de fasonare a pieilor și în funcție de metoda de fasonare, suprafața totală de deșeu rezultată poate reprezentă 0,5 – 1% din suprafața pielii jupuite. Această suprafață variază de la 0,1 dm2 până la 1 dm2, iar grosimea este cuprinsă între 10% și 130 % din valoarea grosimii medii a pielii. La acestea se adaugă deosebirile de structură morfologică, ceea ce ne atenționează în privința diversității materialului colagenic[11,17].

In această direcție și răspunsul acestei categorii de deșeuri la acțiunea factorilor tehnologici solicitați în timpul prelucrării lor este neuniform, de aceea aceste materiale se vor grupa astfel încât să se asigure o cât mai bună uniformitate a propietăților lor și deci o prelucrare corespunzătoare.

Se vor alege de exemplu deșeurile provenite de la: a) gât și cap; b) labe și coadă; c) poale și ie[[2,12].

In țările cu tradiție din domeniul prelucrării colagenului (SUA, Italia, Brazilia, India, Japonia), deșeurile de piei crude ating o pondere de până la 50% din cantitatea totală de deșeuri furnizată de abatoare. Aceste deșeuri rămân în general complet nevalorificate, constituind o sursă suplimentară de material proteic al resturilor menajere cu efect poluant. De aceea se recurge de obicei la incinerarea acestor materiale în scopul recuperării de energie calorică[20,24,].

1.5.2. Deșeurile de piei brute

Această categorie de deșeuri se deosebește de cea anterioară prin natura materialului (pieilor) rezultat după conservare. Se întâlnesc astfel trei tipuri de materii prime distincte: piei sărate, piei uscate și piei congelate, din care prima categorie furnizează de fapt deșeuri. Sărarea pieilor induce în materialul proteic o insolubilizare a componentelor proteice aflate în stare dizolvată, o creștere a densității de reticulare prin legături de hidrogen între biopolimerii din piele și o diminuare a conținutului de apă prin extracție. Prezența clorurii de sodiu provoacă o îmbătrânire forțată a formelor tinere de colagen, neextractibile cu solvenții uzuali. In același timp sarea va facilita eliminarea componenților necolagenici, iar uscarea devine similară procesului de denaturare termică datorită modificărilor intervenite la nivelul structurilor terțiare și cuaternare (prin apariția unui număr suplimentar de legături intra și intermoleculare)[6,11,30]

Procentul de deșeuri de piei crude și/sau sărate raportat la pieile brute variază de la 5,7% la pieile de bovine la 4,1% la cele ce ovine-caprine, iar în cazul celor sărate de la 1,3% la 1,4 %.

1.6. Deșeuri provenite de la operațiile preliminare

Exceptând șpalturile care au grosimea de 5-40% din grosimea dermei, în timp ce suprafața lor poate depăși 25 dm2, celelalte deșeuri provenite de la operațiile preliminare sunt similare celor de la abator, dar diferă ca pondere așa cum arată datele din tabelul 1.[27,30,33]

Tabelul 1. Ponderea deșeurilor netăbăcite raportată la pieile brute

1.7. Caracteristicile deșeurilor – compoziție chimică

Deșeurile provenite de la pieile crude și cele provenite de la pieile brute au aceeași compoziție chimică cu cea cunoscută de la pieile animale (tabelul 1). Operațiile preliminare de prelucrare a pieilor modifică această compoziție în funcție de tipul operației, deci după fiecare etapă de prelucrare, deșeurile rezultate vor avea diferite compoziții chimice.[8, 27]

Tabelul 1. Compoziția chimică a pieilor crude de bovine [6]

In funcție de diferitele criterii de selectare a pieilor (rasă, vârstă, sex, nutriție, grupă, etc), compoziția chimică a pieilor înregistrează variații mari, avându-se în primul rând în vedere relația dintre proteine, apă și materii grase. Astfel la pieile ovine, conținutul de materii grase ajunge la cca 15-20%, în timp ce la cele de porcine poate ajunge până la 30-35%.[12]

Cel mai mare interes economic în procesul de valorificare a deșeurilor îl prezintă colagenul, urmat de keratinele provenite de la ovine și caprine, cu o pondere de până la 10% din totalul proteinelor

De asemenea mucopolizaharidele prezintă și ele interes economic datorită proprietăților lor de excepție.

Proteinele musculare, elastina, reticulina și alte categorii de substanțe aflate însă în cantități mult mai mici sunt și ele în atenția cercetătorilor.

Deșeurile provenite de la pieile conservate au o compoziție chimică modificată în raport cu pieile crude așa cum se poate observa din tabelul 2.

Tabelul 2. Variația compoziției chimice a pieilor de bovine în funcție de metodele de conservare a pieilor

După desfășurarea operațiilor preliminare, pielea pierde albuminele și globulinele (după înmuiere), keratinele prin cenușărire și șeruire, în timp ce oligozaharidele și o parte din mucopolizaharide se îndepărtează treptat până la operația de piclare. In privința colagenului din piele, acesta suferă variații mici cu efect de cumulare de-a lungul oparațiilor, începând de la cenușărire și terminând cu piclarea.[3,4,11,]

1.8. Studiu privind stadiul actual al valorificarii deseurilor proteice de la tabacarii

1.8.1. Valorificarea deșeurilor proteice

Direcțiile generale de valorificare a deșeurilor de orice tip presupun:

extragerea compușilor chimici de bază, prin mijloace chimice precum piroliza;

reciclarea deșeurilor într-o funcție nouă, cu proprietăți fizico-chimice inferioare celor inițiale;

reciclarea deșeurilor într-o aplicație identică sau similară ;

incinerarea deșeurilor sau utilizare a lor drept combustibil cu recuperarea energiei; uzinele de incinerare nu sunt agreate în unele țări.

Aceste direcții de valorificare reprezintă de fapt posibilități de refolosire și de recuperare a energiei în funcție de implicațiile economice, sociale și politice[30].

Reducerea poluării cu deșeurile de la tăbăcării și de la prelucrarea produselor finite din piele se poate face pe mai multe căi:

optimizarea și reducerea până la înlocuire a auxiliarilor chimici toxici;

găsirea unor alternative la tananții cu crom;

recuperarea și reciclarea deșeurilor solide.

Preocupările mondiale s-au concentrat spre elaborarea de procese de prelucrare a pieilor care să diminueze cantitatea de deșeuri prin:

– îmbunătățirea calității pieilor brute neprelucrate și a celor prelucrate;

– diminuarea apelor reziduale;

– utilizarea deșeurilor rezultate.

La nivel mondial, aproximativ 70% din deșeurile proteice sunt valorificate, pentru restul se întreprind cercetări în vederea găsirii unor soluții de utilizare[31].

Pentru diminuarea deșeurilor solide (ca: răzături, ștuțuituri, fălțuituri cromate, păr de la pieile naturale), reducerea cromului din apele reziduale și reducerea în ansamblu a deșeurilor de piei ne/finisate, tehnologii performante ecologic prevăd:

– butoaie “ecologice” (tip “Vallero”) cu sisteme de recirculare și filtrare, care reduc atât substanțele solide aflate în suspensie, cât și conținutul de crom;

– utilaje cu performanțe superioare în efectuarea operațiilor mecanice de șpălțuire, în special șpălțuirea pieilor în fază uscată, cu precizie de până la 0,1 mm pe aceeași suprafață de piele;

– îmbunătățirea/reducerea absorbției cromului în piele sau înlocuirea lui cu agenți organici;

– recuperarea/reciclarea apelor uzate în procese tehnologice;

– echiparea utilajelor de finisare a suprafețelor cu dispozitive de precizie corespunzătoare conturului pieselor – din operația de croire[32].

Valorificarea tuturor categoriilor de deșeuri provenite din industria de prelucrare a pieilor și blănurilor naturale este specifică fiecărui tip de deșeu în funcție de starea fizică, structura și compoziția chimică a acestuia. Valorificarea presupune tehnologii specifice tipului de deșeu rezultat din fluxul de prelucrare[33].

Destinația acestor tipuri de deșeuri este, în general, următoarea:

pentru deșeurile de piei tăbăcite

răzătura și ștuțuitura cromată și vegetală: talpă artificială, auxiliari chimici, articole tehnice, hidrolizate proteice, înlocuitori de piele, diverse cartoane și plăci fonoizolante, sursă de energie calorică.

pentru deșeurile de piei ne/finisate și din confecții

talpă artificială, articole mici (mică marochinărie etc.);

sursă de energie calorică.

pentru deșeurile de piei netăbăcite

ștrecuitură și șeruitură: clei, săpun (grăsimile), îngrășăminte, gelatină;

ștuțuitura gelatină: gelatină, auxiliari chimici, membrane artificiale, biostimulatori, produse farmaceutice și medicale.

pentru nămoluri

fertilizanți în agricultură;

sursă de biogaz.

Reutilizarea deseurilor netabacite prezinta un interes deosebit, deoarece ofera posibilitatea eliminarii aproape integrale a deseurilor de seruire si in acelasi timp, obtinerea unor produse valoroase sub aspect calitativ si economic.

Elucidara relatiilor complexe ce se stabilesc intre planta si sol, precum si procesele intime, fiziologice si modificarile biochimice care se petrec in plante sub influenta dozelor, formelor si epocilor de aplicare a produselor nepoluante biopolimeri pe baza unor deseuri organice rezultate de la tabacarii si din industria de celuloza, reprezinta un obiectiv al proiectului

Pentru aplicarea corecta a produselor cu rol de imbunatatire a structurii solului si dezvoltarea de culturi agricole trebuie cunoscute pe de o parte insusirile solului, iar pe de alta parte cerintele specifice ale culturilor in elemente nutritive, rolul fiecaruia dintre acestea in viata plantelor, specificul interactiunii fiecarui element la nivelul sol-planta – elemente nutritive. In functie de cunoasterea acestor interactiuni complexe si de rolul fiecarui element in parte, se aleg formele, dozele si epocile de incorporare a produselor de remediere a solului.

Deșeurile netabacite sunt biodegradabile ele se procesează repede sau se conservă. Toate tratamentele aplicate deseurilor urmaresc in principal reducerea substanțială a poluării mediului.

În acest faza a lucrarii stiintifice se prezintă un studiu privind identificarea de metode si tehnologii privind recuperarea si reciclarea deșeurilor de piei netăbăcite (piei gelatină).

Deșeurile din piele netăbăcită (șeruitură, șpalt și ștuțuitură gelatină, precum și proteinele din soluția epuizată de la cenușar) sunt apte pentru prelucrarea sub formă de proteine cu grade diferite de denaturare și de puritate (Tabel 2.1).

Tabel 2.1

Piei bovine

*Cifrele marcate reprezintă valori raportate la liber de umiditate.

Carnea de var (șeruitură), rezultată de la operația de decarnare a pieilor reprezintă cantitatea cea mai mare a materialelor refolosibile din piele, cca 15%

Datorită compoziției chimice, carnea de var are o valoare comercială practic nulă, constituind o sursă de poluare pentru tăbăcărie, la care se adaugă și problemele ridicate de volumul mare necesar pentru transportul și depozitarea ei.

Din carnea de var deshidratată și degresată, prelucrată ulterior după procedeul
Fa. SRCCO Tork-Suedia, se obține o făină proteică furajeră sau fertilizant cu următoarele caracteristici: 11% umiditate, 6% grăsime, 80% proteine.

În ultimii ani s-au dezvoltat tehnologiile de obținere din carne de var a îngrășămintelor fertilizante, care constituie o sursă de proteină pentru remedierea solurilor si creșterea plantelor.

Figura 2 – Flux tehnologic de prelucrare a cărnii de var (șeruitură bovine)

Tăbăcăria HOLMES HALLS TANNERS LTD Marea Britanie prelucrează săptămânal cca 10.000 piei de la care zilnic rezultă o cantitate de 30 tone șeruitură. Metoda de valorificare aplicată are drept obiectiv extragerea grăsimii în mediul apos, iar reziduul rămas este valorificat ca fertilizant pentru horticultură și cultura mare.

Reciclarea și recuperarea deșeurilor proteice din piele nu urmează cursul obișnuit al deșeurilor ce pot fi reutilizate ca materie primă, cum este cazul metalului, sticlei sau materiale plastice în anumite proporții și de anumite tipuri.

În tabelul 2.2 este redată compoziția chimica a cărnii de var, comparativ cu ștuțuitura si șpaltul gelatină.

Tabelul 2.2

Tehnologiile actuale sunt destinate cu precădere deșeurilor de piele netăbăcită și urmăresc, în general, extragerea proteinei colagenice, componenta de bază din piele, sub formă de fibre scurte sau dizolvată, pentru un randament cât mai ridicat, care poate fi folosită ca liant proteic, ca sursă de colagen în industria farmaceutică și cosmetică, în industria de încălțăminte la fabricarea branțurilor obținute din deșeuri de piei tăbăcite(cromate), sau pentru obținerea de fertilizanți .

Cel mai mare interes economic în procesul de valorificare a deșeurilor îl prezintă colagenul, care are cea mai mare pondere din totalul proteinelor, urmat de keratinele provenite de la ovine și caprine.

Practic acesta este principalul component util al deșeurilor de piele iar finalizarea procesării lui se concretizează în materiale și produse colagenice, principiul de prelucrare fiind redat schematic în figura 1.1.

Termenul de material colagenic se referă la totalitatea tipurilor de structuri macromoleculare de natură colagenică (glicoproteine caracterizate printr-un conținut ridicat de prolină și hidroxiprolină), care sunt diferențiate prin compoziție chimică și caracteristici și care se obțin prin prelucrarea pieilor și a deșeurilor de piele (prelucrare I).

Produsele colagenice sunt fluide, geluri sau solide, cu forme și morfologii diferite, care se obțin într-o a doua etapă de prelucrare a materiilor prime (prelucrare II), prin amestecarea materialelor colagenice cu diverse materiale auxiliare și aplicare de operații specifice (amestecare, profilare, formare, etc).

Din categoria materialelor colagenice fac parte:

– materiale colagenice naturale (provenite din țesuturi care nu au suferit modificări chimice anterioare);

– materiale colagenice artificiale (provenite din piei tăbăcite).

– colagenul nativ (CN) – definește o structură materială solubilă (extractibilă) cu soluții diluate de săruri sau acizi (CNN – colagen nativ neutru, respectiv CNA – colagen nativ acid și TC – tropocolagen). Colagenul este o proteină fibrilară cu o structură de tip tripluhelix, formată prin asocierea a trei lanțuri α și împletirea lor unul în jurul altuia tot în formă elicoidală, aceasta reprezentând unitatea de bază a colagenului numită tropocolagen. La nivel supramolecular colagenul prezintă o puternică ordonare de-a lungul axelor dar o structură dezordonată perpendiculara pe axă. Faina și gelatina alimentara

Obținerea alimentelor și a gelatinei alimentare din deșeuri de piele netăbăcite a constituit obiectul unor lucrări numeroase. Indiferent dacă se prezinta sub formă de gelatină sau de făină, de produs lichid sau de produs uscat, colagenul provenit din deseuri de piei trebuie să fie curat, lipsit de anumiti germeni de maladii, iar cantitatea de săruri minerale și de substanțe grase trebuie să fie reglată judicios.

Avand în vedere prețul relativ redus care se poate aștepta de la astfel de produse, pare mai rentabil ca pentru fabricarea acestora să se folosească șeruitura care este disponibilă în cantități importante. Acest tip de deșeuri obținute după cenușărire-depărare sînt în același timp bogate în substanțe grase și în săruri minerale. Compoziția chimică aproximativă a acestor deșeuri de la șeruit este urmatoarea:

– substanțe grase: 33% din greutatea uscata;

– substanțe minerale: 15% din greutatea uscată;

– proteine: 50% din greutatea uscată.

Este deci indispensabil să fie spălate repede deșeurile pentru a elimina prin neutralizare varul și cea mai mare cantitate a substanțelor grase. Aceasta degresare poate fi realizată mecanic, prin extracție ca un solvent sau prin tratare cu apă caldă. Aceasta din urmă metodă, cea mai economică, a fost studiata de mai mulți cercetători și perfecționata stabilindu-se condițiile optime de aplicare. Se trece apa supraincalzita peste seruitura mărunțită care apoi se centrifughează repede pentru separarea grăsimilor și a proteinelor. In funcție de temperatura utilizată și de durata tratamentului, acestea din urma pot fi transformate în gelatină. In general, randamentul este foarte bun si produsele brute obtinute sunt de buna calitate.

1.8.2. Obținerea hidrolizatelor de colagen

Materie primă folosită pentru obținerea hidrolizatelor de colagen o reprezintă în special deșeurile de piei bovine netăbăcite (șpalturile și ștuțuitura) și mai puțin carnea de var. In funcție de condițiile de hidroliză a proteinelor (natura și concentrația catalizatorilor, presiune, durată) se obțin trei categorii de produse:

hidrolizate de tip neutru (HO);

hidrolizate de tip acid (HA);

hidrolizate de tip alcalin (HB).

Notația simbolică a acestor tipuri cuprinde și o cifră care desemnează durata hidrolizei exprimată în ore (ex. HO2).

Tehnologia de obținere a acestor materiale este redată schematic în figura 1.12.

Soluții apoase

Apa

Necolagene

Soluție acidă

Figura 1.12 Obținerea hidrolizatelor de colagen

Se pot utiliza mai multe variante de proces și anume: hidroliză neutră, acidă, alcalină sau enzimatică, folosindu-se concentrații mari de agenți de hidroliză și condiții de temperatură și presiune ridicată.