Towards enhanced sustainable leather tanning process

Leather is an important product from an ancient world. It followed the humanity from very old times to now. The interest for it unifies all the world, from the low-income countries, where it is still used to be protected (from the cold, for defence etc…), to the high-income countries, where it covers a peculiar attention on fashion and automotive sectors. It is a material with extraordinary characteristics that cannot be reproducible: resistant and soft at the same time, flexible and foldable, it remains something very suitable and versatile for all. These characteristics are possible due to its interweaving of collagen fibres and all the process steps that transform raw skins in leather are done for an improvement of their function. The work presented in this thesis focuses on finding approaches to improve the leather sector with a lower impact under the whole term of Sustainability. By this way, something attractive and really feasible for all stakeholders around the world become possible to build. The followed path passes through different steps and approaches: a general study of the whole process, succeeded by a deep focus on the making approaches and finally the End-of-Life step. So, the scope is resumed in developing studies/opportunities according to the SDGs of UN Agenda 2030. About the outcomes, summarizing the results: - MCI revealed the potentialities of beef meat sector, and at the same time permits us to know how essential leather is for decreasing the waste impact of an important supply chain. Our study presents also a discussion about the potentialities and limitations of this new indicator. - LCA permits us to understand the impact of tanning ways by comparing different types of tanning ways, after a previous discussion about the potentialities of some alternative leather stabilization methods by focalizing the performances of finished leather. - The thermodynamic studies of chromium tanning agent reveal how it works from a physical-chemical point of view. So, understanding the model permits better rationalization and an improvement of the tanning strategy. - The optimization of tanning approach by an electrochemically enhanced tanning way permits us to reveal a realistic method for chromium tanning with less chemical agents, time and water consumption. By this way, there will be possibilities of alternatives with same finished leather performances and qualities. - The study about risks reveals chromium tanning potential problematics on the final product, but at the same time creates possible solving ways by using antioxidants. In this optic a deep screening permits to arrive at high preservation of tanned leather results. - The study about alternative tanning method, by bio-based agent permits us to know all the potentialities and limitations related to this tanning approach. In same time it could represents an important example of circular economy, but we cannot remark the limitations of this approach. - There are all the potentialities of a deep focalization on End-of-Life managing approaches. This is why we studied in detail a new way, based on cryogenic delamination that could separate bio-based fibers by synthetic polymers. The validation passes also by the application in the textile sector.

La pelle è un prodotto importante del mondo antico. Ha seguito l'umanità da tempi antichissimi fino ad oggi. L'interesse per essa accomuna tutto il mondo, dai Paesi a basso reddito, dove viene ancora utilizzata per proteggersi (dal freddo, per difendersi, ecc.), ai Paesi ad alto reddito, dove riveste un'attenzione particolare nei settori della moda e dell'automotive. È un materiale dalle caratteristiche straordinarie e irriproducibili: resistente e morbido allo stesso tempo, flessibile e pieghevole, rimane qualcosa di molto adatto e versatile per tutti. Queste caratteristiche sono possibili grazie all'intreccio di fibre di collagene e tutte le fasi di lavorazione che trasformano le pelli grezze in cuoio sono fatte per migliorare la loro funzione. Il lavoro presentato in questa tesi si concentra sulla ricerca di approcci per migliorare il settore della pelle con un minore impatto sotto il profilo della sostenibilità. In questo modo, diventa possibile costruire qualcosa di attraente e realmente fattibile per tutti gli stakeholder del mondo. Il percorso seguito passa attraverso diverse fasi e approcci: uno studio generale dell'intero processo, seguito da un focus approfondito sugli approcci di produzione e infine dalla fase di fine vita. Il campo d'azione riprende quindi a sviluppare studi/opportunità in base agli SDG dell'Agenda 2030 delle Nazioni Unite. Sugli esiti, riassumendo i risultati: - L'MCI ha rivelato le potenzialità del settore della carne bovina, e allo stesso tempo ci permette di sapere quanto la pelle sia essenziale per diminuire l'impatto dei rifiuti di un'importante filiera. Il nostro studio presenta anche una discussione sulle potenzialità e sui limiti di questo nuovo indicatore. - L'LCA ci permette di capire l'impatto delle modalità di concia confrontando diversi tipi di concia, dopo una precedente discussione sulle potenzialità di alcuni metodi alternativi di stabilizzazione della pelle, focalizzando l'attenzione sulle prestazioni della pelle finita. - Gli studi termodinamici del conciante al cromo rivelano il suo funzionamento da un punto di vista fisico-chimico. La comprensione del modello permette quindi una migliore razionalizzazione e un miglioramento della strategia di concia. - L'ottimizzazione dell'approccio alla concia mediante un metodo di concia potenziato elettro-chimicamente ci permette di rivelare un metodo realistico per la concia al cromo con meno agenti chimici, tempo e consumo di acqua. In questo modo, ci saranno possibilità di alternative con le stesse prestazioni e qualità della pelle finita. - Lo studio dei rischi rivela i potenziali problemi della concia al cromo sul prodotto finale, ma allo stesso tempo crea possibili soluzioni con l'uso di antiossidanti. In quest'ottica uno screening approfondito permette di arrivare a risultati di alta conservazione della pelle conciata. - Lo studio di un metodo di concia alternativo, con agenti a base biologica, ci permette di conoscere tutte le potenzialità e i limiti legati a questo approccio conciario. Allo stesso tempo, potrebbe rappresentare un importante esempio di economia circolare, ma non possiamo ignorare i limiti di questo approccio. - Ci sono tutte le potenzialità di una profonda focalizzazione sugli approcci di gestione del fine vita. Per questo motivo abbiamo studiato in dettaglio un nuovo metodo, basato sulla delaminazione criogenica, in grado di separare le fibre bio-based dai polimeri sintetici. La validazione passa anche dall'applicazione nel settore tessile.