Dal settore oleochimico una possibile alternativa alle paraffine clorurate nell’ingrasso delle pelli
A cura di Rosa Vitiello e Rosa Turco, Dipartimento Scienze Chimiche dell’Università di Napoli “Federico II”
Contributo apparso su CPMC II/2023
Nella lavorazione delle pelli e pellami, l’ingrasso rappresenta uno step fondamentale al fine di modificare le caratteristiche fisicomeccaniche, conferendo morbidezza, tatto superficiale, elasticità e resistenza oltre che impermeabilità all’acqua e all’aria.
Tecnicamente la procedura dell’ingrasso consiste nel rivestire con uno strato oleoso o grasso le fibre di pelle che risultano disidratate dopo il trattamento nella concia. Tali ingrassanti fungendo da lubrificanti agevolano lo scorrimento tra le fibre di collagene evitando che si leghino e impartendo tenacità. Tuttavia, l’azione lubrificante non si limita solo a uno slittamento meccanico delle macromolecole di collagene ma risulta anche in un migliorato rilassamento della struttura fibrillare delle
stesse, responsabile della morbidezza del pellame finale. La proprietà o la caratteristica principale che accomuna le sostanze ingrassanti o lubrificanti è la loro idrofobicità. Pertanto, oli vegetali, grassi animali, grassi sintetici (di origine petrolchimica) sono fra le più comunemente utilizzate. Oli vegetali e grassi corrispondono a ingrassanti di origine naturale provenendo sia dal mondo animale che dal regno vegetale. Da un punto di vista chimico gli oli e i grassi sono gliceridi di acidi grassi a diversa
lunghezza di catena di atomi di carbonio e a grado di insaturazione variabile. Tra i più comuni troviamo l’olio di ricino, l’olio
di palma, l’olio di cocco come oli vegetali, mentre la sugna e l’olio di merluzzo come grassi animali. Sebbene ci siano indubbi vantaggi relativi alla loro origine naturale e al loro carattere potenzialmente biodegradabile esistono dei problemi che ne limitano la loro applicazione come la quantità da utilizzare al fine di ottenere una distribuzione più omogenea sulla superficie, evitando problemi essudazione /migrazione (fat spue) e problemi tecnici di ossidazione e irrancidimento, che rovinano il pellame nel tempo (cattivo odore e imbrunimento).
La questione della quantità può essere in parte risolta utilizzando pellami più porosi caratterizzati da una capacità di
adsorbimento maggiore che consente una distribuzione più omogenea anche a concentrazioni basse dell’ingrassante.
Gli ingrassanti sintetici, invece, sono prodotti principalmente di natura petrolchimica come oli minerali e paraffine solfo-clorurate
che furono introdotte a partire dagli anni ’80. L’uso delle paraffine è giustificato dal loro elevato potere lubrificante, oltre a una
notevole stabilità elettrolitica. Quest’ultima proprietà consente di ottenere una efficiente separazione delle fibre con conseguente miglioramento delle proprietà meccaniche e della bagnabilità. Tuttavia, esistono problemi relativi alla loro biodegradazione e impatto ambientale. Infatti per le Paraffine SolfoClorurate a catena Corta, SCCP, composti chimici organoclorurati con catena da 10 a 13 atomi di carbonio, esiste una limitazione sul loro impiego da parte dell’Europa con il
Regolamento UE 2030/2015 che modifica l’allegato 1 del Reg. POPs n° 850/2004 e definisce come limite nel loro utilizzo lo
0.15% in peso. Di recente anche le Paraffine Clorurate a Catena Media, MCCP, con catena da 14 a 17 atomi di carbonio, sono state oggetto di intenzione di restrizione REACH da parte dell’Agenzia Europea per le Sostanze Chimiche (ECHA), in quanto sono state ritenute persistenti, bioaccumulabili e tossiche e sono state incluse fra le sostanze estremamente preoccupanti (SVHC) della Candidate List (08/07/2022). Ad oggi esiste l’obbligo di comunicazione della loro presenza nella scheda dati di sicurezza (SDS) dei prodotti per concentrazioni superiori allo 0.1% in peso (1000ppm). Tali restrizioni pongono un problema serio per il settore delle pelli e del cuoio nelle operazioni di ingrasso. Per tale motivo la ricerca, sia accademica che industriale,
si sta attivando per trovare un’alternativa eco-friendly, sostenibile e più sicura. Gli oli vegetali modificati chimicamente
potrebbero essere una valida alternativa coniugando i vantaggi di un carattere non tossico e green alle buone proprietà fisiche
e meccaniche richieste nell’ingrasso delle pelli (lubrificazione e stabilità elettrolitica). I trigliceridi, componenti principali degli oli
e grassi, sono tra i precursori più utilizzati per la sintesi di molecole più complesse. Modificando opportunamente i gruppi
funzionali delle molecole di trigliceridi (gruppo estereo e doppi legami) possono essere ottenuti una vasta gamma di prodotti
che spaziano dalla loro applicazione come lubrificanti agli additivi come plasticizzanti per le plastiche più comuni. Il gruppo di ricerca NICL (https://nicl. it/) dell’Università degli Studi di Napoli Federico II ha una ventennale esperienza nel campo della ricerca scientifica nel settore dell’industria oleochimica. Biolubrificanti con una notevole stabilità ossidativa e un basso Pour Point sono stati prodotti con successo a partire da oli vegetali od oli esausti con elevata concentrazione di acidi grassi liberi.
In particolare, tali prodotti sono stati ottenuti mediante il processo di esterificazione con alcol differenti, per peso molecolare
e ramificazioni, seguendo le regole della chimica sostenibile come l’impiego di catalizzatori eterogenei, condizioni di
reazione non severe e assenza di solvente. Tali molecole complesse sono state applicate in formulazioni industriali e la
caratterizzazione mediante la determinazione dell’indice di viscosità e del Pour Point (punto di scorrimento) ne ha confermato il loro ruolo da lubrificante.
Mediante reazione dei doppi legami delle molecole di trigliceride sono stati invece prodotti oli vegetali epossidati con caratteristiche a specifica di mercato. L’interesse verso tali molecole è cresciuto nell’ultimo decennio a causa del rischio
accertato sulla salute umana di alcuni plasticizzanti di origine fossile per il polivinilcloruro (PVC). Un plasticizzante
introdotto tra le catene di un polimero riduce la frizione intermolecolare migliorando la processabilità e la flessibilità. Il gruppo di
ricerca NICL è riuscito ad epossidare diversi tipi di oli con concentrazione di insaturazioni variabile (olio di soia, olio di lino, olio di cardo) esplorando condizioni di processo differenti (reagenti, catalizzatori, temperature e trattamenti post processo). Gli oli epossidati oltre ad essere utilizzati come alternativa sostenibile agli ftalati nelle plastiche tradizionali sono stati anche proposti per plastiche emergenti di origine bio come PLA (acido poli lattico) e PHB (acido poliidrossi butirrato). Inoltre, considerando la notevole reattività dell’epossido, ciclo etereo a tre termini, è possibile impiegarli come substrati di partenza per l’ottenimento di additivi per plastiche (compatibilizzanti) e basi lubrificanti mediante opportuna reazione. Considerata la sopracitata attività delle
molecole di trigliceridi degli oli una possibile alternativa sostenibile e non tossica per le paraffine clorurate potrebbe derivare
proprio dal settore oleo chimico. La sintesi di prodotti alternativi alle paraffine clorurate dovrà essere effettuata tenendo conto delle esigenze di sostenibilità, non tossicità e rinnovabilità delle materie prime.
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