Dal convegno #greenleather2016 organizzato da greenLIFE project lo scorso 15 Dicembre 2015, le slide della relazione ILSA, presentata da Franco Cavazza, direttore industriale. Il titolo dell'intervento: processi di recupero per la produzione di fertilizzanti a base di proteine idrolizzate derivanti da sottoprodotti delle fasi di calcinaio e concia chromium-free.

1. Processi di recupero per la produzione di fertilizzanti
a base di proteine idrolizzate derivanti da sottoprodotti
delle fasi di calcinaio e concia chromium-free
Franco Cavazza
Direttore Industriale ILSA Spa

2. UNIDO (2000), Wastes generated in the leather products industry

3. Sottoprodotti del ciclo conciario storicamente avviati a processi di recupero
R13/R3 nel Distretto Vicentino:
- 100% Carniccio (grassi ed idrolizzati proteici)
- 100% Rifili e rasature conciate Cr (Fertilizzanti, biostimolanti e idrolizzati proteici)

4. OBIETTIVI DEL PROGETTO IN CAPO AD ILSA
caratterizzazione e valorizzazione dei sottoprodotti provenienti da
• Bagni di calcinaio innovativi (DANI + MASTROTTO)
• Rifili e rasature conciate «chromium free» (DANI + IKEM)
a) Caratterizzazione dal punto di vista chimico, fisico, microbiologico dei campioni provenienti da
ogni processo (qualità/contenuto)
b) Studiare la loro possibile separazione attraverso trattamenti meccanici/fisici
c) Sviluppare tecniche di trasformazione e lavorazione per il loro reimpiego in altri settori.
d) Test agronomici in ambienti controllati su suolo e piante, in vitro e poi successivamente in vivo
per comprendere l’eventuale valore agronomico di questi prodotti.
e) Applicazione di processi di trasformazione industriale (es idrolisi termica o enzimatica) per
portare ad un miglioramento delle prestazioni nutrizionali degli scarti ricevuti.

5. a) Caratterizzazione dal punto di vista chimico, fisico, microbiologico dei campioni
provenienti da ogni processo (qualità/contenuto)
Campioni di sostanza talquale, e secca centrifugabile proveniente dai campioni dai calcinai testati presso DANI e MASTROTTO
Prove di chiarifica e coagulazione della sostanza proteica su campioni di acque di calcinaio DANI e MASTROTTO

6.  Calcinaio ossidativo Dani
BAGNO DI FINE CALCINAIO 100 gr
pH =12,8
s.s. =13,5 gr
PELO TAL
QUALE
s.s. = 30,5%
CENTRIFUGAZIONE
RESIDUO solido
8,5 gr
CENTRIFUGATO
LIQUIDO
91,5 gr
ESSICAZIONE +
MACINAZIONE
RESIDUO
ESSICCATO
1,6 gr
ESSICAZIONE +
MACINAZIONE
PELO
ESSICCATO
MACINATO
RESIDUO
SOLIDO
(pannello filtro)
40,5 gr
LIQUIDO
FILTRATO
51 gr
9.8 gr di solidi
disciolti
FILTRAZIONE
RESIDUO
ESSICCATO
2,1 gr
ESSICAZIONE +
MACINAZIONE
Indicatore di progresso
“ …Month 18: Recovery of products
with industrial value for farming use:
at least 8-10% of dry biomass”
Coefficiente di recupero
27,4% della sostanza secca
presente nelle acque per
sola separazione fisica del
bagno tq

7. Campione
Parametro
*Residuo essiccato
(Campione medio raccolto per
prove agronomiche)
Liquido filtrato
*Pelo essiccato
(Campione medio raccolto
per prove agronomiche)
Ctot (%) 24,7 1,3 37,1
Ntot (%) 2,0 0,8 8,3
Namm (%) <0,1 <0,1 <0,1
Sostanza proteica (%) 12,6 5,0 52,1
Stot (SO3) (%) 0,5 0,4 4,4
P (P2O5) (%) 6,2 <0,5 <0,1
Na (Na2O) (%) 2,4
Ca (CaO) (%) 0,2
Mg (MgO) (%) 0,01
Cl- (%) 2,2
BAC <0,05ppm sul bagno t.q.
DDAC <0,05ppm sul bagno t.q.
pH 10,5

8. BAGNO DI FINE CALCINAIO 100 gr
pH =12,5
s.s. =11,3 gr
PELO TAL
QUALE
s.s. = 30,5%
CENTRIFUGAZIONE
RESIDUO NON
FILTRABILE
2,8 gr
CENTRIFUGATO
LIQUIDO
97,2gr
ESSICAZIONE +
MACINAZIONE
RESIDUO
ESSICCATO
1,4 gr
ESSICAZIONE +
MACINAZIONE
PELO
ESSICCATO
MACINATO
RESIDUO NON
FILTRABILE
22,0 gr
LIQUIDO
FILTRATO
75,2 gr
Solidi disciolti =
8,3gr
FILTRAZIONE
POLVERE
ESSICCATA
1,6 gr
ESSICAZIONE +
MACINAZIONE
Coefficiente di recupero
26,5% per sola separazione
fisica del bagno tq
(1,4g + 1,6g)
 Calcinaio con recupero del bagno MASTROTTO

9. Campione
Parametro
*Residuo essiccato
(Campione medio raccolto per
prove agronomiche)
Liquido filtrato
*Pelo essiccato
macinato
(Campione usato per prova
d’idrolisi enzimatica)
Ctot (%) 24,1 2,5 52,6
Ntot (%) 1,6 0,85 9,1
Namm (%) <0,1 <0,1 <0,1
Sostanza proteica (%) 10 5,3 56,8
Stot (SO3) (%) 2,1 1,2 6,9
P (P2O5) (%) 0,2 <0,1 <0,1
Na (%) 2,1
Ca (%) 0,25
Mg (%) 0,015
Cl- (%) 2,3
BAC <0,05 ppm sul bagno t.q.
DDAC <0,05 ppm sul bagno t.q.
pH 9,8

10. BAGNO DI FINE CALCINAIO 100 gr
pH =12,5
s.s. =12,2 gr
PELO TAL
QUALE
s.s. = 31,5%
CENTRIFUGAZIONE
RESIDUO NON
FILTRABILE
3,5 gr
CENTRIFUGATO
LIQUIDO
96,5 gr
ESSICAZIONE +
MACINAZIONE
RESIDUO
ESSICCATO
1,9 gr
ESSICAZIONE +
MACINAZIONE
PELO
ESSICCATO
MACINATO
RESIDUO NON
FILTRABILE
40,9gr
LIQUIDO
FILTRATO
55,6gr
Solidi disciolti =
7,6 gr
FILTRAZIONE
RESIDUO
ESSICCATO
1,4 gr
ESSICAZIONE +
MACINAZIONE
Coefficiente di recupero
27% per sola separazione
fisica del bagno tq
(1,9g + 1,4g)
 Calcinaio enzimatico IKEM

11. Risultati raggiunti
- Coefficiente di recupero di sostanza secca, raggiunto per sola separazione fisica
(centrifugazione/filtrazione) dei bagni di calcinaio, del 27% circa. In corso
valutazioni agronomiche sul pelo tq essiccato.
(Indicatore di progresso progetto: 8-10% al mese 18).
- Completata la caratterizzazione chimico-fisica di base di tutti i campioni tal quali
- Primi risultati di coagulazione della sostanza proteica disciolta nei bagni per
mezzo di aggiunta di acido fosforico fino a pH 5 (su calcinaio Dani)
- Avviati ed in corso ci completamento i prime test agronomici in-vitro e in vaso su
campioni di materiale da calcinaio non modificati: (solo essiccati)
Parametro Valore (% s.s.)
Ctot 37,0
Ntot 9,4
Sostanza proteica 59
Stot (SO3) 2,7
P (P2O5) 8,5

12. Utilizzo di sostanza proteica per la produzione di fertilizzanti
a) Trattamenti necessari richiesti dalla Normativa SOA (Sottoprodotti di origine Animale, Reg.
1069/2009/CE
b) Idrolisi della frazione proteica presente necessaria per renderla aggredibile dalla pedo-
microflora, valutando l’assenza di prodotti/residui tali da inibire l’attiva batterica stessa.
c) studio su come rendere disponibile il contenuto di N e C organico, fino alla valutazione “in
vivo” della sua degradabilità che termina con la ossidazione alla forma Nitrica, preferita dalle
piante nella fase di assorbimento per via radicale
d) Valutazione di NUE (Nitrogen use efficiency) e/o eventuali effetti fitotossici
IL LAVORO FUTURO
IPOTESI DI TRATTAMENTO E ARRICCHIMENTO

13. IDROLISI DELLE PROTEINE PER LA PRODUZIONE
DI IDROLIZZATI PROTEICI E AMINOACIDI
L’IDROLISI ENZIMATICA
Dalla reazione stechiometrica alla biocatalisi

14. Idrolizzato proteico di rasatura
Idrolizzato proteico di pelo DANI (keratine idrolizzate)

15. KERATINE IDROLIZZATE OTTENUTE DA PELO DI CALCINAIO
QUALI OPPORTUNITA’?
Prezzo di mercato: 11-65 Euro/Kg a seconda dello stato fisico (solido-liquido)
Settori di applicazione: cosmetica-zootecnia-fertilizzanti
Idrolizzato proteico di pelo DANI (keratine idrolizzate)

16. 0%
10%
20%
CHERATINA
COLLAGENE
PROFILO AMINOACIDICO TIPICO DELL’IDROLIZZATO PROTEICO
UTTENUTO DA PELO (KERATINA)
Profili aminoacidici determinati con HPLC UVVIS e ELSD – Acquisto progetto greenLIFE ILSA

17. SINTESI E CARATTERIZZAZIONE DI IDROLIZZATI CHIMICI/ENZIMATICI DI CHERATINA
IDROLISI CHIMICO ENZIMATICA su pelo gruppo Dani (prelievo del 17/10/2015)
idrolisi alcalina con eccesso di calce
NTOT = 4,3%;
CTOT = 13,4%;
°Brix = 47;
grado d’idrolisi = 18,2%.
pH = 4,4
IDROLISI CHIMICO-ENZIMATICA su pelo gruppo Mastrotto
Idrolizzato enzimatico liquido:
NTOT = 4,7%;
CTOT = 16,7%;
°Brix = 47;
grado d’idrolisi = 11,5%.
pH = 5,7

18. RICETTA DI IDROLISI
Materie prime NOTE
Acqua T = 60 °C
Pelo macinato
tq/ess N = 8,7%
Calce fino a pH 11
Enzima
Greasex Ultra L + Savinase Ultra
16XL
Prodotto estratto da reattore: ~12 Kg
Residuo non filtrato: ~3 Kg
Miscela filtrata (da concentrare): ~8 Kg (N
= 0,39%)
Prodotto concentrato: 0, 600 Kg (N = 4,-
7%)
N in entrata = kg pelo * %N nel pelo
N in uscita = kg prodotto concentrato *
%N nel prodotto
Resa: N in uscita / N in entrata * 100:
~20%
Resa di idrolisi sulla materia prima: ~27%

19. IL LAVORO FUTURO
IPOTESI DI TRATTAMENTO E ARRICCHIMENTO
BAGNO DI FINE
CALCINAIO
COAGULATO CON
ACIDO FOSFORICO
pH 5/5,5
PELO
TAL QUALE
CENTRIFUGAZIONE
PROCESSI D’IDROLISI:
-TERMICA
- CHIMICO-ENZIMATICA
RESIDUO NON
FILTRABILE
BAGNO
CHIARIFICATO
ESSICAZIONE +
MACINAZIONE
POLVERE
ESSICCATA
GRANULAZIONE /
PELLETTATURA
PELLET,
GRANULI/MICROGRANULI
IDROLIZZATO DI
CHERATINA
BAGNO
CHIARIFICATO
IDROLIZZATO
PROTEICO
LIQUIDO
IDROLISI +
CONCENTRAZIONE

20. RECUPERO DI SOTTOPRODOTTI CONCIATI CON PRODOTTI CHROMIUM FREE
Gelatina idrolizzata di rifili e rasature Chromium free con processo FCH® ILSA
Agosto 2015

21. CAMPIONE
Ntot
(%)
Ctot
(%)
S(SO3)
(%)
Proteina
%
Umidità
(%)
camp. medio
polvere 16,0 49,2 3,3 97 2,7
camp. medio
granulare 14,8 45,8 2,8 90 9,5
RECUPERO DI SOTTOPRODOTTI CONCIATI CON PRODOTTI CHROMIUM FREE
Gelatina idrolizzata di rifili e rasature Chromium free con processo FCH® ILSA
Frazione microgranulare e granulare

22. Biosaggi: pre-
test per
individuazione
criticità
Biosaggi:
allestimento
Prove in
camera
climatica
Prove
agronomiche
in serra
Studio articoli
scientifici
Schema di ricerca:
effetti su pianta e
suolo

23. Lana di vetro
Sabbia (5 g)
Suolo + Sabbia (25 g)
(1/1, m/m)
Sabbia (5 g)
Siringa da
60 mL
Prove in vitro: Curve di mineralizzazione, studio del rilascio dell’azoto nel suolo (in corso)

24. Prove in vitro: Curve di mineralizzazione, analisi di forme azotate sui lisciviati (in corso)

25. Prove agronomiche in camera climatica: allevamenti in idroponica
Prove con Zea mays in
soluzione idroponica

26. Prove agronomiche in camera climatica: allevamenti « soil-like» (in corso)
Prove con piante modello e diversi
substrati
(analisi dei dati in corso)

27. Prove agronomiche in serra ( in corso)
Luogo: Quinto Vicentino
Specie: Insalata
Prodotti in prova:
Calcinaio Mastrotto
Calcinaio Dani
Polvere L (Leather)
Polvere WB (Wet Blue)
Polvere WW (Wet White)
Testimone minerale (urea)
Testimone minerale (MCU2)
Testimone non trattato
Descrizione della prova: substrato SPSS (standard Purity Silica Sand)
concimazione ad un livello N = 70 kg/ha
pareggiati P e K
Sub irrigazione
Rilievi: DIA
Biomassa area finale
Biomassa radicale finale

28. Prove agronomiche in serra ( in corso)
Luogo: Quinto Vicentino
Specie: Rucola
Prodotti in prova:
Calcinaio Mastrotto
Calcinaio Dani
Polvere L (Leather)
Polvere WB (Wet Blue)
Polvere WW (Wet White)
Testimone minerale (urea)
Testimone minerale (MCU2)
Testimone non trattato
Descrizione della prova: substrato SPSS (standard Purity Silica Sand)
concimazione ad un livello N = 70 kg/ha
pareggiati P e K
Sub irrigazione
Rilievi: DIA
Biomassa area finale
Biomassa radicale finale

29. L’Economia Circolare all’interno dell’attività di ILSA e del progetto greenLIFE

30. L’Economia Circolare all’interno dell’attività di ILSA e del progetto greenLIFE
 Il 2 dicembre è stato pubblicato il «Circular Economy package» della Commissione
Europea http://ec.europa.eu/environment/circular-economy/index_en.htm
 Il pacchetto comprende di azioni legislative e non per il quinquennio 2015-2019 in
ambito di:
• Produzione
• Consumo
• Gestione dei rifiuti
• Mercato delle materie prime secondarie
• Settori prioritari (plastica, scarti alimentari, materie prime critiche, costruzioni e
e demolizioni, biomasse e prodotti organici)
• Innovazione ed investimenti
• Monitoraggio del progresso

31. L’Economia Circolare all’interno dell’attività di ILSA e del progetto greenLIFE
 Azioni dirette del pacchetto sulle attività di ILSA ed il progetto greenLIFE:
• sviluppo di norme di qualità per le materie prime secondarie al fine di
aumentare la fiducia degli operatori nel mercato unico;
• misure nell'ambito del piano di lavoro 2015-2017 sulla progettazione
ecocompatibile;
• revisione del regolamento relativo ai concimi, per agevolare il riconoscimento
dei concimi organici e di quelli ricavati dai rifiuti nel mercato unico e sostenere il
ruolo dei bionutrienti;
• revisione delle proposte legislative sui rifiuti
• serie di azioni in materia di riutilizzo delle acque, tra cui una proposta
legislativa sulle prescrizioni minime per il riutilizzo delle acque reflue.

32. • CARATTERIZZAZIONE COMPLETA DELLE MATRICI RICEVUTE
(dopo stabilizzazione delle fasi di produzione a monte)
• AUMENTO DELLE % DI RECUPERO DELLE COMPONENTI PROTEICHE ALLO STATO
SOLIDO (coagulazione, chiariflocculazione)
• PRODUZIONE DI IDROLIZZATI PROTEICI LIQUIDI da acque di calcinaio e pelo (idrolisi
enzimatica o mista)
• TEST AGRONOMICI IN VITRO E IN SERRA/CAMPO SU MATRICI MODIFICATE DEFINITIVE
(prossimo ciclo privavera-estate)
• ANALISI FINALE DEI PRINCIPALI REQUISITI E INDICATORI DI FATTIBILITA IDUSTRIALE
giu-14 set-14 gen-15 mag-15 set-15 gen-16 mag-16 set-16 gen-17 mag-17
LIFE+2013 PROGETTO LIFE13 ENV/IT/000840
definire il sistema di catalogazione/raporti di prova dei campioni in ingresso
Informativa ai partner sulle modalità e tempi richiesti per la consegna dei…
Realizzare modulo tracciabilità campioni ricevuti sottoposti al progetto
Realizzare modulo di accettazione campioni - elenco analisi
Ricevimento ed analisi campioni
definizione ipotesi di trasformazione per la produzione di prototipi
realizzazione delle traformazioni pilota previste
Utilizzo dei provini per prove di sperimentazione in vitro
Utilizzo dei provini per prove di sperimentazione in vivo
Utilizzo dei provini per altre prove di sperimentazione agronomica
Analisi dei footprint in appoggio ad AdC
Relazione iniziale
Relazione metà progetto
Relazione finale
Fiere, siti web, comunicazione
Coordinamento interno, meeting di avanzamento con Beneficiari
Raccolta preventivi finali equipment per approvazione finale
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