La bionica è la scienza che studia i sistemi biologici per trarre ispirazione e sviluppare soluzioni tecnologiche innovative. È presente ovunque: gli aeroplani imitano l’anatomia degli uccelli, la linea aerodinamica dei treni ad alta velocità prende spunto dal becco del martin pescatore e le turbine eoliche riproducono i movimenti della coda di una balena.
Spesso la natura fornisce soluzioni eleganti che permettono di superare i limiti dell’ingegneria convenzionale.
Nella produzione cartaria, il trattamento per riutilizzare gli scarti di trasformazione – nell’ottica di ottimizzazione di un ciclo integrato – ha da tempo raggiunto un limite tecnico intrinseco.
I trattamenti ossidativi utilizzati sono aggressivi, aspecifici e, in molti casi, disallineati rispetto all’obiettivo green di recuperare quello che, nella maggior parte dei casi, viene considerato uno scarto: il broke da converting.
Anche in questo caso, la natura suggerisce un meccanismo per la degradazione della materia fibrosa proveniente dalle piante attraverso l’impiego di enzimi specifici.
A destra impasto con aggiunta di enzimi Petrofer dopo 30 minuti di pulperaggio.
La sfida delle carte trattate con resina umido resistente
Le carte umido resistenti sono progettate per mantenere le proprie caratteristiche al contatto con l’acqua, rendendole di conseguenza difficili da ripulpare. Queste carte sono additivate con resine sintetiche che creano legami chimici irreversibili e molto tenaci con il foglio di carta.
I metodi tradizionali di repulperaggio si basano su un impiego massiccio di energia meccanica e su alte temperature. Si tratta di processi costosi, energivori e spesso non del tutto efficaci. Per accelerare il procedimento, le cartiere ricorrono a forti ossidanti – come persolfato, acqua ossigenata o soda – per rompere i legami che uniscono la resina alla fibra di cellulosa.
Tuttavia, questo approccio presenta criticità significative:
- Condizioni estreme di processo: pH molto alto (10-12) e temperature elevate (60-90 °C).
- Sovradosaggio di chimici: instabilità del processo, aumento della percentuale di scarto e carico aggiuntivo sulle acque di scarico.
- Rischi per la sicurezza: gli agenti ossidanti sono altamente reattivi, infiammabili, rilasciano vapori irritanti e, se stoccati o miscelati impropriamente, possono provocare reazioni incontrollate, incluse esplosioni.
- Movimentazione complessa: richiedono infrastrutture dedicate e logistica conforme alle normative di sicurezza.
- Corrosività: danneggiano impianti e aumentano i costi di manutenzione e i tempi di fermo.
- Impatto ambientale: comportano un sostanziale incremento del COD (Chemical Oxygen Demand).
- Aspecificità: degradano non solo la resina umido resistente, ma anche le fibre di cellulosa, con conseguente perdita di caratteristiche meccaniche nel prodotto finito.
Gli enzimi: uno strumento preciso fornito dalla natura
Gli enzimi sono catalizzatori biologici presenti in tutti gli organismi viventi – dai microbi nel suolo alle piante, dagli animali fino all’essere umano. Sono responsabili di funzioni vitali, come la digestione e la replicazione del DNA, agendo su specifici legami molecolari per aumentare la velocità e la precisione delle reazioni chimiche.
Operano in condizioni miti e non rilasciano residui pericolosi. Questi catalizzatori stanno rivoluzionando molti settori industriali – alimentare, tessile e, sempre più, anche quello cartario.
Le applicazioni spaziano dal processo di sbianca della cellulosa alla raffinazione della fibra, dal controllo delle peci alla disinchiostrazione, fino al supporto nei processi di rispappolamento degli impasti derivanti dalla trasformazione.
Un agente per il repulperaggio a base di enzimi rappresenta quindi una tecnologia altamente efficiente e più delicata sulla fibra.
Il blend di enzimi PETROZYM REP®, sviluppato dalla Ricerca e Sviluppo Petrofer, agisce in modo mirato sui legami tra resina umido resistente e superficie esterna della fibra.
Invece di distruggere la molecola della resina, gli enzimi indeboliscono l’area di adesione, consentendo di liberare la fibra senza comprometterne la struttura.
Applicazione pratica
Un importante produttore di carta tissue dell’Europa orientale ha avviato un progetto per aumentare l’efficacia del repulperaggio e ridurre i costi di trattamento.
Dosando PETROZYM REP® direttamente nel pulper ad alta densità, lo stabilimento ha migliorato in modo significativo l’efficienza e la resa del processo, ottenendo risparmi economici rilevanti:
- Dosaggio: 1.430-1.820 ppm di agente per il rispappolo.
- Condizioni operative: pH 7-7,5; temperatura 40-45 °C; tempo di spappolamento 45 minuti.
- Risultati: riduzione del 20% dei costi operativi e saving stimato in circa 30.000 € annui.
I PRINCIPALI VANTAGGI DELLA TECNOLOGIA ENZIMATICA
Incremento della percentuale di fibra recuperata: maggiore resa e qualità dell’impasto.
Riduzione dei costi operativi: minori consumi di energia e di prodotti chimici.
Repulperaggio più rapido: tempi di rispappolamento notevolmente ridotti.
Miglior drenaggio e macchinabilità: minore formazione di fini, miglior drenaggio, incremento della macchinabilità e migliore formazione del foglio.
Benefici per ambiente e sicurezza: condizioni di lavoro più sicure grazie all’eliminazione di chimici pericolosi, minore COD nelle acque di scarico, impatto ambientale ridotto.
Conclusioni
Un trattamento enzimatico per il repulperaggio si colloca in un contesto di maggiore sicurezza e rispetto ambientale, offrendo un’alternativa capace di rivoluzionare un’applicazione tradizionalmente basata su forti agenti ossidanti.
È una tecnologia coerente con i principi dell’economia circolare e contribuisce al raggiungimento degli obiettivi ambientali e operativi degli stabilimenti cartari. Gli agenti ossidanti mantengono un ruolo solo in scenari di elevata contaminazione, ma l’urgenza di ridurre l’impatto sull’ambiente richiede un progressivo passaggio a trattamenti più idonei e sostenibili.
Perché continuare ad affidarci alla forza bruta dei chimici, quando la natura ci mette a disposizione soluzioni biologiche così efficienti?
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