Il ciclo tecnologico per la produzione del cuoio e del pellame, residui liquidi e solidi

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1 RESIDUI LIQUIDI E SOLIDI NEL PROCESSO CONCIARIO. LE SCELTE TECNOLOGICHE IN RELAZIONE AL CONTESTO. R. Lupo, S. Galluzzi, C. Cellai STUDIO DELTA Srl, Via Puccioni, S. Croce sull Arno (PI) - Italy La trasformazione della pelle animale in cuoio o pellame richiede un ciclo tecnologico complesso nel quale si utilizzano notevoli quantità di acqua, di prodotti chimici e si producono discrete quantità di scarti liquidi e solidi; variamente composti. Nel presente lavoro si analizzeranno le soluzioni adottate per la riduzione dell impatto ambientale della lavorazione in due contesti tra loro molto differenti: un sistema di depurazione e riciclo consortile per un gruppo di aziende insistenti sullo stesso territorio, ed un sistema di depurazione e riciclo interno adottato da una azienda singola isolata da altre attività produttive. Le due realtà prese in esame adottano lo stesso ciclo produttivo e devono smaltire reflui liquidi e solidi in proporzione al volume di pellame lavorato. Il ciclo tecnologico per la produzione del cuoio e del pellame, residui liquidi e solidi Di seguito si riporta uno schema del ciclo produttivo conciario in cui sono stati evidenziati le quantità e le tipologie di prodotti in entrata e in uscita dal sistema. Lo schema proposto rappresenta una generalizzazione sul grande numero di variabili che possono essere applicate al sistema in funzione delle singole lavorazioni; tuttavia esso è il risultato abbastanza rappresentativo per una situazione media, utile al confronto oggetto del presente lavoro. Lo schema descrive unicamente la lavorazione al cromo di pelli bovine, rappresentando la stessa una quota di maggioranza della produzione mondiale. 1

2 BILANCIO DI MASSA LAVORAZIONE PELLE AL CROMO 1000Kg di pelle Pelle salata fresca: 350Kg sost dermica, 150Kg sale, 500Kg acqua Pelle fresca: 450Kg sost dermica 550Kg acqua 24Kg ritagli 50Kg di pelo Kg carniccio 30Kg fango taglio e ritaglio bagno e lavaggio scarnatura depilazione e calcinaio lavaggio lt acqua +35Kg idrossido di calcio +20Kg solfuro+2-3kg mercaptani ~12000lt acqua con: Kg sost dermica, sudicio, pelo+20kg Na 2 S, calce, sale, forte alcalinità, BOD 5 e sostanza solubile 300lt di acqua 260kg pelle 750kg acqua decalcinazione, macerazione lavaggio 260Kg sost dermica 750Kg acqua pickel concia al cromo fissazione concia lavaggio Conciato al cromo: 260Kg sost dermica 500Kg di acqua 17Kg ossido di cromo 8Kg sale Pressatura Stoccaggio Wet Blue 610Kg cuoio al cromo +5000lt acqua +15Kg cloruro di ammonio +10Kg acido +5500lt acqua +125Kg cloruro di sodio+ +15Kg acido solforico Kg ossido di cromo +30Kg bicarbonato di sodio Al riutilizzo in conceria: 150lt acqua, ~6Kg di ossido di cromo ~1500lt acqua con: 6,5Kg di ossido di cromo 5000lt acqua con: calcio, Na 2 S, sale di calcio e ammonio+5kg sost dermica, ph=8 ~4400lt acqua NaCl, sale di cromo, NaSO 4, H 2 SO 4 ~5kg sost.org ~0,5Kg ossido di cromo, ph=6 ~150lt acqua con: NaCl, sale di cromo, NaSO 4 +5Kg sost. Organica, ph=4 44kg ritaglio da spaccatura 38kg rasatura Spaccatura, rasatura 225Kg sost dermica 300Kg di acqua 8Kg di sale Lato fiore 380Kg Crosta 153Kg 2

3 ritaglio tintura ingrasso lavaggio 14500lt acqua+concia al cromo e vegetale+olii naturali o sintetici+emulsionanti+sost coloranti+acidi ~ 14500lt acqua con prodotti non esauriti Asciugaggio 225Kg sostanza dermica 60kg acqua 15Kg di ossido di cromo Cuoio del fiore 210Kg crosta 75Kg Stiratuta 2kg di polvere di smerigliatura Smerigliatura Finito 24kg di ritagli Taglio e selezione 205Kg sost dermica 54Kg acqua 5Kg sale Cuoio del fiore 190Kg Crosta 75Kg Legenda: Residui solidi Prodotti in entrata Composizione del pellame Residui liquidi Processo Schema 1: bilancio di massa lavorazione pelli al cromo 3

4 Le due realtà confrontate nel presente lavoro sono: Azienda individuale WYNY DO BRASIL, Ibipora Londrina Parana Brasile Aziende consorziate del Comprensorio del Cuoio dei comuni di - Castelfranco di Sotto (Pi) - Fucecchio (Fi) - Montopoli in Valdarno (Pi) - Ponte a Egola (Pi) - Santa Croce sull Arno (Pi) Singola azienda conciaria brasiliana. Wyny do Brasil si trova in Brasile in una regione in cui sono presenti diverse concerie poste ad una distanza media l una dall altra di Km. Per questo tipo di aziende la problematica dello smaltimento dei reflui solidi e liquidi deve essere affrontata singolarmente senza poter ricorrere a soluzioni consortili o territoriali. Wyny do Brasil è una conceria di dimensioni medio/grandi scelta per rappresentare la situazione di aziende insistenti sul territorio in forma isolata. Produce pelli al cromo ( pelli wet blue al giorno), pelli per suola ( pelli conciate in vasca al tannino vegetale al giorno) e una piccola percentuale di pelle lavorata in crust. Il peso medio delle pelli lavorate è di 31 Kg per pezzo ovvero vengono lavorate mediamente 93 ton al giorno per una produzione media di pelli giornaliere; produzione annuale ton pari a circa pelli. Tali prodotti vengono destinati all esportazione per 80-85%, e di questi un 60% sono destinati ai mercati europei mentre il restante 40% è destinatato ai mercati asiatici. La conceria impiega dipendenti raggiungendo un fatturato annuo di 35 / In tabella 1 sono riportati i limiti di scarico in fiume prescritti all azienda individuale considerata dalle autorità competenti in funzione delle peculiari caratteristiche del fiume in cui la conceria è autorizzata a scaricare. 4

5 Parametro Limite u.m. COD 350 mg/l Solfuri <1 mg/l Solidi sedimentabili <1 ml/l Azoto ammoniacale 5 mg/l Cromo trivalente <2 mg/l Cromo esavalente <0,5 mg/l Tabella 1: limiti di scarico in fiume per l azienda individuale Consorzio conciario italiano. Le aziende consorziate del comprensorio preso in esame sono costituite da circa 450 concerie e 400 industrie della filiera che nel complesso impiegano circa lavoratori. Si lavorano circa ton all anno di pelle grezza, e di crust e Wet Blue per una produzione così suddivisa: - 35% della produzione di pelle nazionale destinata a: - 70% tomaia per calzatura - 20% abbigliamento - 10% accessori in pelle - L area industriale di Ponte a Egola produce il 95% del cuoio da suola nazionale Vendita - 40% della produzione è esportata per il 50% nel mercato europeo e per il restante 50% nei mercati USA e asiatici Il fatturato annuo dell intero comprensorio si aggira intorno ai 2 miliardi di Euro. I limiti di scarico imposti dalla normativa nazionale per le acque nei fiumi sono riassunti nella tabella 2: Parametro Limite u.m. COD 160 mg/l Solfuri <1 mg/l Solidi sospesi 80 ml/l Azoto ammoniacale 5 mg/l Cromo trivalente 2 mg/l Cromo esavalente 0,2 mg/l Tabella 2: limiti di scarico nel fiume per il comprensorio 5

6 Produzione, trattamento e smaltimento dei residui liquidi e solidi per singola azienda conciaria brasiliana Wyny do Brasil La conceria in esame possiede: - un impianto di trattamento dei reflui liquidi generali - un impianto di recupero e ricircolo dei bagni di calcinaio - un impianto di recupero e ricircolo dei bagni di concia al cromo - una discarica interna - un sistema di riciclo del cromo proveniente dai residui solidi che lo contengono - un accordo per il conferimento dei residui solidi esenti da cromo in un impianto di compostaggio. Il sistema di smaltimento dei residui solidi della conceria è fortemente legato alle caratteristiche territoriali della conceria; quando le condizioni metereologiche consentono il trasporto dei residui solidi a distanze ragguardevoli gli scarti organici solidi esenti da inquinanti nocivi (ad es. cromo) vengono inviati ad un impianto di compostaggio per il riutilizzo degli scarti proteici, quando questo non è possibile tali rifiuti vengono disciolti mediante l utilizzo di acidi e i reflui ottenuti vengono trattati nell impianto generale. I solidi contenenti cromo vengono comunque disciolti mediante acido e il refluo così ottenuto viene grigliato: il liquido viene inviato all impianto di recupero cromo insieme ai reflui provenienti dai bottali di concia e quindi trattato per il riutilizzo nelle successive fasi di concia; il solido recuperato dopo grigliatura viene compattato e conferito in discarica. In questo modo il cromo entra nel processo di depurazione in quantità estremamente modesta e può trovarsi in quantità minime soltanto nei fanghi conferiti in discarica. Nelle tabelle 3,4,5 si riportano le soluzioni di smaltimento dei residui di lavorazione disponibili e le quantità in gioco mediate sulla produzione annuale del Produzione (ton) Residuo conferiti in discarica (%) 41,2 Residui riutilizzati (%) 58,8 Residui riutilizzati (Kg/ton di cuoio prodotto) 0,33 Residuo generato (ton/ton cuoio) 0,56 Tabella 3: produzione e destinazione degli scarti nell anno 2003 a confronto con la produzione 6

7 N Volumi Residuo/totale( residuo/grezzo Produzione Fase di smaltimento (ton) %) (Kg/ton) (ton/g) 1 Discarica interna ,11 231,70 19,53 2 Discarica municipale 17,6 0,12 0,69 0,06 3 Trattamento e riciclo nel processo 52,2 0,37 2,06 0,17 4 Recupero, trattamento e invio ,07 68,02 5,73 all impianto di trattamento generale 5 Trattamento e compostaggio ,48 256,35 21,60 6 Commercializzazione 106 0,74 4,17 0,35 7 Restituzione al fornitore 12 0,08 0,45 0,04 8 Caldaia 5,42 0,04 0,21 0,02 Totali Tabella 4: volumi destinati ai diversi sistemi di smaltimento Tipo di residuo Fase di trattamento Produzione (ton) residuo/lavorato (Kg/ton) Produzione (ton/g) Residui generali: pezzami, residui solidi da pulizia condotte 1 108,7 4,28 0,361 Residui del settore amministrativo assimilati agli urbani 2 17,60 0,69 0,058 Residui rivenduti: fusti, carta etc. 6 62,10 2,45 0,206 Imballaggi restituiti ai fornitori 7 11,50 0,45 0,038 Rasatura al cromo 3 32,40 1,28 0,108 Rasatura piclata 4 80,10 3,16 0,266 Pezzami di cuoio conciato al cromo 3 19,80 0,78 0,066 Pezzami di cuoio piclato 4 13,60 0,54 0,045 Rasatura di cuoio al vegetale rivenduta 6 43,76 1,73 0,145 Fango primario derivante dal trattamento ,57 18,927 delle acque generali* Pezzami di scarnatura ,84 0,239 Pezzami di cuoio al vegetale 8 5,42 0,21 0,018 Carniccio da scarnatura ,33 5,422 Fango recupero calcinaio e carniccio da ,35 21,605 riscarnatura Totale * fanghi da trattamento biologico al 7% di sostanza secca fino a Giugno Successivamente alla messa in funzione di una centrifuga (giugno 2004) si ottengono fanghi al 25-26% di secco Tabella 5: smaltimento dei diversi residui solidi e liquidi prodotti 7

8 Recupero Cromo 130mc/giorno Recupero calcinaio 200 mc/giorno Trattamento acque generali Grigliatura Grigliatura Concia vegetale 20 mc/giorno Altre acque 850mc/giorno Aria Omogenizzazione Stoccaggio calcinaio Grigliatura Grigliatura Sedimentazione flottazione Sedimentazione Ossidazione biologica 800mc Omogenizzazione 700 mc Aria Acidificazione stoccaggio H 2 SO 4 Stoccaggio chiarificato Sedimentazione primaria 1 Ai bottali Ai bottali Aria Settore aerobico Settore anossico 1 Compostaggio I laguna 5000 mc Aria II laguna 5000 mc 1 Discarica Trattamento fango Sollevamento Sedimentazione biologica 180 mc Polielettrolita Centrifuga Discarica Scarico chiarificato Legenda: Acqua Fango In rosso le modifiche operative dal 2004 Schema 2 impianti di trattamento e riciclo acque 8

9 Produzione, trattamento e smaltimento dei residui liquidi e solidi per il sistema consorziato L attuale distretto del comprensorio toscano del cuoio si è sviluppato nel corso degli anni a partire da una serie innumerevole di piccolissime, piccole e medie imprese nate in ordine sparso e spontaneo; oggi questo tipo di struttura è divenuto il vero punto di forza di tutto il sistema. Per le sue origini, infatti, il comprensorio rappresenta un modello peculiare a livello mondiale probabilmente irriproducibile in un differente contesto. Nel corso degli ultimi cinquanta anni si è assistito ad una trasformazione continua della attività conciaria nell ottica di cooperazione soprattutto nell ambito della tutela ambientale. Secondo questa impostazione sono nati quattro impianti di depurazione centralizzati ciascuno diverso per caratteristiche e tipologia di trattamento, ma comunque in linea con le più moderne tecnologie per il trattamento delle acque e in grado di rappresentare una piattaforma a livello internazionale sulla quale sperimentazione, ricerca e sviluppo hanno sempre avuto un ruolo di primaria importanza. Come per gli impianti di depurazione dei reflui liquidi si è differenziato anche il sistema di riciclo e smaltimento dei residui solidi arrivando alla realizzazione di tre diversi imianti per il riciclo dei solidi a valore aggiunto. Negli schemi successivi si riassume la realtà del comprensorio: Reflui liquidi prodotti annualmente: di mc Aquarno (S. Croce s/a) mc Cuoiodepur (Ponte a Egola) mc/giorno CCF (Fucecchio) mc/giorno CDC (Castelfranco di sotto) mc/giorno Fango prodotto dalla depurazione degli effluenti: ton/anno (35-40% SS) Schema 3 situazione dello smaltimento reflui liquidi 9

10 Consorzio Aquarno SpA - Società senza scopi di lucro per la gestione ed il trattamento dei reflui conciari provenienti dalla zona industriale di S. Croce sull Arno - La potenzialità dell impianto è di mc/giorno per effluenti industriali (calcolati su 5,5 giorni/settimana per 48 settimane) e mc/giorno di effluenti domestici, per un totale di effluenti attualmenti trattati di 3,95 milioni di mc di industriale/anno e 1,8 milioni di domestico/anno - Aquarno tratta inoltre gli effluenti generati da Ecoespanso, Consorzio Recupero Cromo e altri trasportati via autobotte (domestici e industriali) - Impiega circa 50 persone - L impianto è nato nel 1974 ed ha visto investimenti complessivi di circa 52,7 milioni di Euro - I costi di gestione sono di circa 22,8 milioni di Euro, 11,8 per il trattamento delle acque e 11 per quello dei fanghi Consorzio Cuoiodepur SpA - La Cuoiodepur ha in concessione dal comune di S. Miniato la gestione ed il trattamento dei reflui industriali e civili - La potenzialità dell impianto è di mc/giorno per effluenti industriali (calcolati su 5,5 giorni/settimana per 48 settimane) e mc/giorno di effluenti domestici, per un totale di 1-1,5 milioni di mc di industriale/anno e 1,5 milioni di domestico/anno - Impiega circa 40 persone ed occupa circa 13 ha - L impianto è nato nel 1980 ed ha visto investimenti complessivi di circa 47 milioni di Euro - I costi di gestione sono di circa 12,5 milioni di Euro Consorzio conciatori di Fucecchio SpA - La potenzialità dell impianto è di mc/giorno per effluenti industriali (calcolati su 5,5 giorni/settimana per 48 settimane) e mc/giorno di effluenti domestici, per un totale di effluenti attualmente tattati di 0,9-1 milioni di mc di industriale/anno e 0,2-0,4 milioni di domestico/anno. - Impiega circa 22 persone - L impianto è nato nel

11 Consorzio depuratore Castelfranco di Sotto Srl - La potenzialità dell impianto è di mc/giorno per effluenti industriali (calcolati su 5,5 giorni/settimana per 48 settimane) e mc/giorno di effluenti domestici, per un totale di effluenti attualmente tattati di mc di industriale/anno e mc di domestico/anno. - Impiega 7 persone - L impianto è nato nel 1981 Per i reflui liquidi contenenti quantità rilevanti di cromo esiste un apposito impiegato di trattamento- recupero: il Consorzio Recupero Cromo Consorzio Recupero Cromo SpA - Società senza scopi di lucro per la gestione ed il trattamento dei reflui di concia o riconcia (conteneti cromo) derivanti da circa 240 aziende - La potenzialità dell impianto è di mc/giorno di effluenti contenenti concentrazioni di cromo come Cr 2 O 3 di 3 4 g/l - Impiega circa 12 persone - L impianto è nato nel 1981 ed ha visto investimenti complessivi di circa 6 milioni di Euro - La conceria paga 0,23 Euro/kg il cromo rigenerato il quale ha un contenuto di 9-10% in peso come Cr 2 O 3 - La quantità di cromo recuperato annualmente è di circa 500 ton come Cr 2 O 3 11

12 Rasatura (Cr) ton/anno Rifilatura (Cr) ton/anno Carniccio ton/anno Altri ton/anno Scarti solidi della lavorazione: circa ton/anno Fanghi ton/anno SGS (S. Croce sull Arno) Carniccio Ecoespanso (S. Croce sull Arno) Fanghi Toscana Azoto (S. Croce sull Arno) Organazoto (Ponte a egola) Rasature e rifilature Schema 4 situazione dello smaltimento dei residui solidi Consorzio S.G.S. SpA - E un azienda per il recupero dei grassi e delle proteine dai carnicci al servizio di circa 240 aziende conciarie - L impianto tratta circa ton/anno di carniccio - Impiega circa 50 persone - Il costo (inclusivo di trasporto) è di 65 Euro/ton - L impianto ha visto investimenti complessivi di circa 5,3 milioni di Euro Ecoespanso Srl - Società senza scopi di lucro per la gestione ed il trattamento dei fanghi di supero provenienti dai 3 depuratori di riva destra dell Arno - L Ecoespanso è incaricato della gestione e dello smaltimento del fango. Questo servizio veniva precedentemente svolto dal CIS quando il destino finale del fango era soprattutto la discarica - L impianto è nato nel 2000 ed ha visto investimenti complessivi di circa 23,2 milioni di Euro 12

13 - La potenzialità degli impianti è di circa Tonn./ora di fango trattato - L impianto si compone di due unità: Impianto per produzione di fango per compostaggio: questo tratta meccanicamente i fanghi al fine di ridurne al massimo il contenuto in sostanza secca, coadiuvando l operazione con l aggiunta di Calce ed altri additivi per aumentarne il potere fertilizzante Inertizzatore: E un trattamento di pirolisi, sinterizzazione ed espansione che genera un prodotto finale inerte utilizzabile in vari settori, soprattutto nell industria delle costruzioni civili. Organazoto e Toscana Azoto - Trattano circa 180 Ton/giorno di rasature e rifilature al cromo per la produzione di fertilizzanti organici azotati - Il costo (inclusivo di trasporto) è di Euro/Tonn Conclusioni Si riportano nelle tabelle seguenti i costi a confronto relativi alla depurazione delle acque generali: Singola azienda conciaria brasiliana Wyny do Brasil. Il costo totale annuo per la depurazione delle acque generali è circa così distribuiti: Voce di costo Energia 33,4 % Prodotti 11,3 % Personale 26,4 % Smaltimento 16,8 % Diversi 6,4 % Camion 5,7 % I costi per tale trattamento si aggirano intorno a 4,95 per ton di pelle grezza lavorata, ciò significa che mediamente, sulla produzione dell azienda si hanno le seguenti incidenze: 0,526 per mc di refluo prodotto 0,153 per pelle grezza lavorata 13

14 Consorzio conciario italiano. Costo annuo per la depurazione delle acque generali è circa 30,2 milioni di così ripartiti per i quattro impianti citati: Aquarno: 11,8 milioni di CCF: 3,7 milioni di CDC: 2,2 milioni di Cuoiodepur: 12,5 milioni di Tali costi possono essere così attribuiti alle varie voci di costo: Voce di costo Staff 9,4 % Prodotti Chimici 22,1 % Elettricità 7,7 % Fanghi 48,2 % Fognature 2,3 % Manutenzioni 5,4 % Vari 4,9 % Le condizioni per lo sviluppo di un distretto mono industriale risiedono nella propria specifica capacità produttiva la quale può esser raggiunta e mantenuta ad un livello elevato grazie ad un largo e continuo interscambio tra piccole e medie imprese presenti in un area geografica relativamente piccola. In questo senso gli esempi di rilocalizzazione di intere aree industriali conciarie in contesti geografici lontani dalle aree urbane e dismessi, non sempre rappresentano la miglior soluzione alla questione delle problematiche ambientali legate al processo conciario: la forza di un distretto industriale spesso deriva dalla possibilità di accedere ad un largo mercato di lavoratori specializzati, dalla prossimità di accesso alle materie prime ed agli elementi necessari alla produzione (macchinari, prodotti chimici, ecc). La peculiare realtà del comprensorio descritto ha permesso di affrontare le varie problematiche ambientali riuscendo non solo a sopravvivere nel contesto normativo europeo ma addirittura ad incrementare la propria produzione (oggi l Italia rappresenta nel contesto conciario il 14

15 60% della produzione europea). E infatti la creazione di organizzazioni consortili che emerge come unica possibilità per far fronte a tutte le problematiche relative all inquinamento conciario: agenzie di controllo, centri di formazione e ricerca, associazioni di categoria sono gli elementi che operano nel contesto dei consorzi per la promozione della ricerca ed il trasferimento tecnologico; solo in questo modo è possibile far fronte alla complessa gestione ambientale che per questi distretti richiede anche di evitare conflitti, di preservare la risorsa acqua e di avere sempre un ruolo chiave nella legislazione inerente a questi campi. D altra parte un azienda singola, in un contesto quale quello brasiliano, con disponibilità di ampie superfici utilizzabili per il trattamento delle acque e per l utilizzo a livello agricolo dei residui conciari ha le condizioni ottimali per ridurre i costi di smaltimento pur nel rispetto delle normative vigenti. A livello economico le due realtà sono difficilmente confrontabili essendo tale bilancio estremamente legato al contesto generale in cui esse si trovano: la differenza che emerge dal conto economico per le due situazioni è estremamente ampia e non spiegabile se non facendo ricorso ad una più ampia analisi e visione delle due realtà in cui si trovano. 15