I prodotti chimici svolgono un ruolo fondamentale in ambito cartario poiché influenzano molteplici aspetti della qualità, dell’efficienza e della sostenibilità del processo produttivo. Dalla preparazione delle materie prime come sbiancanti e agenti di disinchiostrazione (utilizzati per rimuovere impurità o residui di inchiostro nella carta riciclata), agli additivi per la raffinazione che facilitano la lavorazione delle fibre di cellulosa, migliorandone le proprietà meccaniche.
Senza prodotti chimici, molte delle proprietà desiderate della carta (come resistenza, stampabilità e uniformità) non sarebbero ottenibili. Inoltre migliorano l’efficienza del processo produttivo e supportano il rispetto delle normative ambientali.
Nel campo dei chemicals è cruciale tuttavia bilanciare l’uso di questi prodotti con l’adozione di tecnologie più sostenibili per minimizzare l’impatto ambientale. Il settore cartario del resto è già un pioniere della circular economy, con un tasso di riciclo degli imballaggi in carta e cartone pari a oltre il 90%, ampiamente superiore all’obiettivo dell’85% fissato dall’Unione Europea al 2030.
Ora il comparto deve affrontare nuove sfide nell’utilizzo dei prodotti chimici alla luce del Green Deal che prevede una revisione del Regolamento REACH (Registration, Evaluation, Authorisation and Restriction of Chemicals). Un aggiornamento – parte della Chemical Strategy for Sustainability – che mira a rendere l’uso delle sostanze chimiche più sicuro e sostenibile.
Di questi temi si è parlato al convegno MIAC Chemicals durante la terza giornata di MIAC 2024, la fiera internazionale dell’industria cartaria che si svolge ogni anno in ottobre a Lucca. Al convegno, moderato da Massimo Ramunni, Vice Direttore Generale di Assocarta e Segretario di Aticelca, hanno partecipato BTG, CHT Group, Buckman, NALCO Water, NCR Biochemical ed Henkel. La parte introduttiva del convegno ha visto invece la presenza di Federchimica che ha presentato un inquadramento a livello di normative europee.
Il Green Deal e l’evoluzione della normativa europea sui chemicals
Ilaria Malerba, Direzione Centrale Tecnico-Scientifica Federchimica
La strategia UE in materia di sostanze chimiche si propone di proteggere in modo più efficace i cittadini e l’ambiente e di promuovere l’innovazione per prodotti chimici sicuri e sostenibili. La Chemicals Strategy for Sustainability (CSS) prevede in particolare 56 misure legislative e non, con una visione a lungo termine per promuovere la sostituzione delle sostanze pericolose e assicurare una produzione e un uso sicuro e sostenibile delle sostanze.
La strategia rappresenta una trasformazione significativa per l’industria chimica e i settori ad essa correlati ed è un pilastro fondamentale per la transizione verso un’economia circolare e climaticamente neutrale in Europa.
Propone una “gerarchia toxic-free” che prevede lo sviluppo di sostanze più sicure, la minimizzazione dell’esposizione alle sostanze pericolose e l’eliminazione delle “substances of concern” nei rifiuti e nelle materie prime secondarie, promuovendo soluzioni come il riciclo chimico.
Il piano d’azione della CSS prevede la predisposizione di un quadro per la definizione di criteri a sostegno della progettazione, dello sviluppo, della produzione e dell’uso di sostanze chimiche e materiali evitando, o sempre più riducendo al minimo, gli impatti per la salute umana e l’ambiente.
In particolare, i 5 pilastri della CSS sono: innovazione per sostanze chimiche sicure e sostenibili (es. Ecodesign, SSbD), un quadro normativo più forte che affronti le questioni più urgenti legate ad ambiente e salute (es. Revisioni REACH, CLP, cosmetici, detergenti, ecc.), una semplificazione e consolidamento del quadro normativo, una base di conoscenza completa sulle sostanze chimiche e infine essere d’esempio per una corretta gestione delle sostanze chimiche a livello globale (es. revisioni CLP, PIC).
La Commissione europea ha adottato una Raccomandazione che istituisce un quadro europeo di valutazione per sostanze chimiche e materiali sempre più sicuri e sostenibili fin dalla progettazione (Safe and Sustainable by Design – SSbD).
La Raccomandazione incoraggia l’innovazione per sostituire le sostanze con determinate caratteristiche di pericolosità nei prodotti e nei processi. L’obiettivo è sviluppare nuove sostanze chimiche e materiali, ottimizzare o riprogettare i processi produttivi e l’uso delle sostanze attualmente in commercio per migliorarne ulteriormente sicurezza e sostenibilità.
Il quadro regolatorio appare complesso e la Commissione europea prevede un periodo di sperimentazione, a seguito del quale sarà avviata una revisione del quadro normativo.
La Commissione ha sottolineato che le nuove proposte legislative saranno basate su consultazioni e studi d’impatto completi, inclusa una revisione del Regolamento REACH. Tale revisione è considerata cruciale per allineare la normativa chimica europea agli obiettivi del Green Deal.
Migliorare le prestazioni delle cartiere tissue con un dosaggio ottimizzato di sostanze chimiche
Tristan Brutsch, BTG
BTG è un fornitore multinazionale di soluzioni di processo altamente specializzate per l’industria globale della carta e della cellulosa. La sua missione è aiutare i clienti a raggiungere miglioramenti significativi e sostenibili nelle prestazioni aziendali e di garantire ritorni economici che vadano oltre il costo di acquisizione dei suoi prodotti e servizi.
BTG si impegna a creare la crescita aziendale aggiungendo valore per i propri clienti e riducendo al minimo l’impatto ambientale. I suoi prodotti monitorano e controllano i processi, principalmente nel settore della carta e della cellulosa, aiutando i produttori a migliorare l’efficienza e a ridurre al minimo l’impatto sull’ambiente, riducendo il consumo di materie prime e diminuendo gli sprechi e l’uso di energia.
Le soluzioni BTG Lifecycle contribuiscono anche a rendere i processi più sani e affidabili, grazie al programma di manutenzione preventiva e ad altri servizi che contribuiscono a rendere i processi più accurati e stabili. A sua volta, BTG cerca attivamente di ridurre al minimo il proprio impatto sull’ambiente, progettando prodotti più efficienti dal punto di vista energetico ed evitando l’uso di sostanze nocive.
Soluzioni per la misurazione della consistenza
La consistenza è un parametro critico per una corretta gestione del flusso di massa delle fibre, nonché per il consumo di acqua in preparazione impasti e nella parte umida della macchina tissue. Inoltre, la carica è un parametro prezioso per il controllo delle sostanze chimiche.
Sebbene l’utilizzo dell’acqua sia una questione importante dal punto di vista ambientale, tutti i produttori di tissue sanno che è essenziale misurare e controllare la consistenza e la carica per garantire la stabilità del processo, la qualità del prodotto e la produttività nelle operazioni di fabbricazione.
Le relazioni tra fibre, acqua e sostanze chimiche utilizzate nei processi di produzione, in termini di flusso di massa e dosaggio, sono importanti elementi di analisi del processo produttivo.
Dalla preparazione impasti all’impianto di scarico effluenti passando per la parte umida della macchina continua, BTG offre una gamma completa di apparecchiature per la misurazione della consistenza, basate su diverse tecnologie, da cegliere in base all’applicazione e alle differenti condizioni. La misurazione on-line della morfologia delle fibre può essere applicata per prevedere alcune proprietà della cellulosa e della carta, come la fluidità e la resistenza. Si può capire come la scelta e la gestione delle fibre possano influenzare l’energia di essiccazione richiesta e come la raffinazione possa alterare queste proprietà e quindi la qualità del prodotto finito.
Essere in grado di misurare la morfologia della fibra online consente infine di selezionare qualità/proprietà alternative delle fibre per differenziare il prodotto in base a diversi requisiti dei mercati di riferimento.
Applicazione di successo della tecnologia enzimatica CHT alla Bartoli
Andrea Cerasaro, Specialist Technician Paper Solutions Italy & France CHT Group
CHT Group è una società di proprietà della Fondazione Reinhold-Beitlich che sviluppa, produce e vende specialità chimiche e soluzioni su misura per i clienti in vari settori industriali e sui mercati di tutto il mondo. Nel corso degli ultimi 10 anni CHT ha sviluppato più generazioni di enzimi con proprietà personalizzate per le rispettive tipologie di carta e fibre, riciclate e vergini.
Gli enzimi CHT migliorano la fibrillazione senza deteriorare meccanicamente la fibra e – a seconda dell’applicazione – presentano diversi vantaggi: drenaggio più veloce; riduzione dell’energia di raffinazione meccanica; miglioramento delle proprietà meccaniche della carta/cartone.
Nel 2020, gli enzimi CHT hanno consentito un risparmio di circa 13.000 MWh di energia nell’industria cartaria; un volume tale da poter soddisfare il fabbisogno annuo di circa 4.300 abitazioni in Germania.
ZIAX 775-D, applicazione su impasti da macero
L’ultima innovazione degli enzimi è lo ZIAX 775-D, uno strumento intelligente e sostenibile per l’ottimizzazione dei processi e il risparmio dei costi.
Con questo enzima l’energia di raffinazione specifica può essere ridotta di oltre il 50% e per le tipologie prodotte senza raffinazione meccanica, la velocità della macchina può essere aumentata e l’energia di essiccazione ridotta.
È possibile inoltre aumentare la diluizione nella testa macchina con conseguente migliore formazione e quindi migliori caratteristiche meccaniche del foglio prodotto (rigidità).
Lo ZIAX 775-D è stato applicato presso la Bartoli, società di Lucca con 130 anni di storia e attiva nei settori industriale e consumer con una produzione giornaliera di oltre 70 tonnellate su 2 macchine di pannelli di cartone in fibra riciclata in diverse grammature che vanno da 2000 a 3000 g/m². L’azienda esporta in oltre 90 Paesi del mondo e investe il 7% del fatturato in qualità, ricerca e innovazione.
Con l’utilizzo degli enzimi ZIAX 775-D in impasti composti al 100% da macero, abbiamo centrato gli obiettivi definiti con il cliente e in alcuni casi anche al di sopra delle aspettative, tanto da programmare modifiche impiantistiche atte a migliorare la gestione della maggior acqua drenata e a incrementare ulteriormente la velocità delle macchine andando a risparmiare sul consumo di gas per l’asciugamento. Nel complesso, si stima una riduzione dei costi fissi di circa il 25%.
Applicazione efficace degli enzimi nel tissue attraverso il know-how su processi, enzimi e fibre
Josè Domingos Fernandes, Buckman
All’inizio c’erano pochi fornitori di enzimi per l’industria del tissue. Man mano che sempre più aziende produttrici di enzimi di varie dimensioni iniziarono a produrre cellulasi per il mercato dell’industria tessile, si cominciò ad offrire un prodotto generico anche ad aziende di altri settori.
Gli enzimi sono substrati altamente specifici che devono essere scelti in base alla fonte della fibra e alle condizioni del processo, ma pochi fornitori hanno questo know-how. I prodotti scarsamente formulati perdono rapidamente attività una volta applicati nel processo o anche prima dell’applicazione, riducendo l’efficacia e aumentando i costi di applicazione.
Buckman è un fornitore con una vasta e lunga esperienza nella ricerca e sviluppo degli enzimi nel campo della produzione di tissue. Le prime applicazioni di enzimi nella sua storia sono avvenute molti anni fa nella provincia di Lucca ed erano indirizzati allo sviluppo della forza della carta oppure alla riduzione del consumo energetico.
Ma gli enzimi hanno molti più benefici: si usano anche per la luminosità della carta e il suo grado di bianco; si usano negli imballaggi per ridurre l’uso di sostanze chimiche, nelle fibre riciclate per il controllo dei contaminanti mentre per lo spessore vengono usati come catalizzatori.
La tecnologia Fiberlytics™
Buckman è un’azienda leader nel mercato degli enzimi per la modificazione delle fibre per l’industria cartaria del tissue. Le capacità tecniche sono progredite da semplici enzimi a pacchetti formulati che garantiscono un buon rapporto costo-efficacia attraverso la stabilizzazione, l’affinità con le fibre e il miglioramento delle prestazioni.
Il nostro nuovo Fiberlytics™ fornisce informazioni dettagliate sui cambiamenti superficiali delle fibre e previsioni sulla resistenza finale del foglio in base al rapporto cristallino/ amorfo del contenuto di cellulosa ed emicellulosa. Ciò consente a Buckman di quantificare quali enzimi funzionano meglio e in quali apporti, per garantire che la selezione del prodotto sia ottimale.
In questo modo si riesce ad ottenere il giusto successo già al primo tentativo. Il test di monitoraggio dell’attività enzimatica in loco che abbiamo sviluppato è una novità assoluta nel settore che elimina ogni dubbio sull’applicazione. In sintesi, la tecnologia brevettata Fiberlytics™ sfrutta l’analisi delle fibre e dei dati per semplificare il processo di selezione degli enzimi e contribuire a massimizzare la qualità e la produzione, comprendendo rapidamente le variazioni delle fibre e fornendo un programma enzimatico personalizzato.
Tecnologia innovativa per il controllo microbiologico, sinergia tra programmi multipli
Bert Simons, NALCO Water
Il panorama normativo in Europa cambia rapidamente, portando a una rivalutazione dei biocidi consentiti per l’uso nel processo di produzione della carta. I biocidi organici tradizionali devono essere sostituiti da considerazioni di sicurezza, salute e ambiente. Contemporaneamente, l’adozione di agenti di biocontrollo ossidanti è in costante aumento.
In vari tipi di carta – grafica, tissue, cartone e imballaggi – i biocidi convenzionali per il controllo della melma sono stati sostituiti con successo da un singolo ossidante. In molti casi, questo ossidante si basa sulla monoclorammina (MCA) come componente attivo.
La tecnologia di controllo microbico OxiPROTM Q2, sviluppata da NALCO Water, rappresenta una piattaforma tecnologica MCA all’avanguardia. Sfruttando la chimica proprietaria, questo sistema garantisce le massime prestazioni e la compatibilità con il wet-end.
L’approccio olistico di NALCO Water consente inoltre di ottimizzare i programmi di controllo microbiologico con biocidi ossidanti dosati con impianti sicuri e moderni, riducendo al minimo la necessità di biocidi organici convenzionali pericolosi. Sfruttare la sinergia tra programmi di controllo microbiologico a più componenti può fornire un miglioramento significativo in termini di stabilità, produttività e prestazioni economiche nei processi di gestione della cartiera.
Problemi come cattivi odori, acidificazione del processo e depositi di natura limogena possono richiedere diverse soluzioni di trattamento microbiologico. La tecnologia di controllo microbiologico di NALCO Water è un’offerta innovativa per prevenire problemi operativi causati dai batteri. Tale tecnologia combina digitalizzazione, programmi chimici su misura, strategie applicative innovative e competenza applicativa.
Monitoraggio in tempo reale
La digitalizzazione consente un controllo proattivo e quindi maggior stabilità del processo: ciò porta a un miglioramento della performance produttiva. Nella ricerca di soluzioni ottimali, il monitoraggio in tempo reale 24/7 e il controllo preciso del dosaggio degli ossidanti sono essenziali per programmi di controllo microbico sostenibili ed economici.
L’adozione di soluzioni digitali consente approfondimenti in tempo reale (i dati accessibili consentono un processo decisionale proattivo e diventano possibili risposte rapide alle variazioni di processo, mantenendo l’efficacia del programma) e un controllo automatizzato. Integrando i dati in tempo reale, le regolazioni automatizzate possono essere effettuate senza problemi.
La natura dinamica del controllo microbico richiede adattamenti rapidi e il digitale consente proprio questo: la digitalizzazione trasforma il controllo microbico da reattivo a proattivo, garantendo un’eccellenza costante nei processi di trattamento delle acque. La suite di apparecchiature per l’alimentazione degli ossidanti – OxiPRO™ Q2, Envirosafe Connexx e Purate™ – offre inoltre funzionalità di controllo remoto.
Che si tratti di regolare il dosaggio dell’ossidante o di mettere a punto le strategie di biocontrollo, gli operatori possono farlo da una postazione centralizzata. In sintesi, il monitoraggio della qualità dell’acqua riveste un ruolo fondamentale nel garantire prestazioni continue del programma di biocontrollo di NALCO Water.
Parametri come il potenziale di ossido-riduzione (ORP), il pH, la conducibilità e la temperatura fungono da indicatori vitali, riflettendo i cambiamenti nelle condizioni di processo, influenzando direttamente l’efficacia del biocontrollo.
La tecnologia enzimatica vincente per l’impasto da macero
Lorenzo Sorci, Deputy Technical Manager NCR Biochemical
Gli enzimi ricoprono sempre di più un ruolo importante nella produzione della carta. Grazie alla continua ricerca e sviluppo di nuovi prodotti, alla cultura orientata al cliente, al know-how sulla chimica e all’esperienza sul campo, abbiamo sviluppato tecnologie all’avanguardia e le abbiamo applicate su centinaia di macchine continue in quasi tutti i continenti.
Lavoriamo a stretto contatto con i produttori per migliorare l’efficienza e le prestazioni del monolucido, garantire le caratteristiche della carta richieste, affrontare i problemi, ridurre i costi e raggiungere l’obiettivo finale di maggiori profitti per i nostri clienti.
L’espansione dell’azienda e la fiducia da parte dei produttori sono state costruite grazie al nostro approccio globale, basato sullo sviluppo e la tutela del know how, sulla copertura mondiale delle attività e sull’approccio scientifico alle applicazioni.
La produzione di carta a partire dall’impasto da macero ricopre un ruolo molto importante nell’industria attuale e l’evoluzione di questo settore richiede sempre più un approccio tecnico e innovativo per migliorarne le caratteristiche in funzione delle richieste del mercato. I prodotti Renzyme PCR9 e Renzyme PM23 di NCR Biochemical – società chimica internazionale specializzata nel trattamento delle acque, nelle biotecnologie e additivi di processo – sono enzimi progettati per ottimizzare i processi nella produzione di carta da macero.
La tecnologia all’avanguardia migliora vari parametri del processo produttivo, dal drenaggio alla macchinabilità (incremento della produzione), al saving energetico e ad una migliore qualità del prodotto finito. Rispetto ai formulati tradizionali, vengono aggiunti nel circuito della pasta, anziché nel pulper. Il punto di addizione viene selezionato considerando i parametri produttivi e le caratteristiche del prodotto.
Nei test condotti in laboratorio – in partnership con un cliente facente parte di un grande gruppo italiano – abbiamo prelevato un impasto con una concentrazione di circa il 4,7% sul quale – in campioni diversi – siamo andati ad aggiungere i due nuovi formulati enzimatici. Il dosaggio preso in considerazione per ogni enzima è stato di 100 ppm calcolato sul secco dell’impasto.
Grazie alla loro formulazione innovativa, entrambi gli enzimi hanno dimostrato un impatto significativo su parametri chiave del processo produttivo come drenaggio, porosità, internal bond, scoppio e potenziale Z della fibra. Questo ci ha permesso di organizzare con il cliente un test industriale di breve durata utilizzando Renzyme PM23 con un dosaggio inizialmente di 80 ppm e poi di 100 ppm dove sono state selezionate due differenti produzioni da 140 e 170 g/m2.
Conclusa la prova, abbiamo potuto confermare l’impatto positivo del formulato enzimatico, con un incremento dei valori di porosità e di scoppio su entrambe le produzioni e un aumento del valore di scott bond nella produzione da 140 g/m2.
Ridurre la dipendenza da fonti fossili non rinnovabili nel tissue converting: nuova tecnologia per adesivi a base naturale
Andrea Azzola, Henkel
I consumatori chiedono oggi sempre di più soluzioni sostenibili. Secondo un recente studio Euromonitor – McKinsey, il 64% dei consumatori ritiene di poter fare la differenza nel mondo con le proprie scelte, il 61% di essi è preoccupato per il cambiamento climatico e il 67% cerca di avere un impatto positivo sull’ambiente attraverso le proprie azioni quotidiane.
Non c’è da stupirsi quindi che la sostenibilità sia uno dei maggiori motori dell’innovazione. È questa la sfida che vogliamo affrontare nel supportare i clienti nel raggiungimento degli obiettivi di sostenibilità a livello di processi (flessibilità, efficienza produttiva e ottimizzazione), di sicurezza e di ambiente (ridurre l’impronta di carbonio fornendo prodotti privi di fossili, consentendo l’efficienza idrica, l’efficienza energetica e una logistica più sostenibile).
L’industria del tissue si sta evolvendo e la richiesta di maggiori efficienze produttive incontra il bisogno di attività sempre più sostenibili. Questo cambiamento è al centro di diverse altre tematiche come l’energia, l’automazione e la decarbonizzazione, che coinvolgono tutti gli attori della value chain.
Mentre per la produzione di tissue si stanno già utilizzando fibre provenienti da risorse sostenibili, il converting si basa tutt’ora sull’utilizzo di adesivi a base di polimeri di origine fossile presenti in diverse fasi del processo produttivo.
Affrontare questi cambiamenti richiede soluzioni innovative che bilancino la produttività con la responsabilità ambientale e per questo Henkel sta adattando il suo business model con l’intenzione di modificare i processi produttivi, i prodotti e l’uso di materie prime che mirino all’efficienza delle risorse e ad un futuro climate-neutral.
Innovazione e sostenibilità. Come pioniere di soluzioni efficienti nel mercato del tissue, l’approccio agli adesivi fossil-free si basa sulla gamma AQUENCE® Eco, il marchio di Henkel per gli adesivi a base acqua innovativi e sostenibili. Abbiamo sviluppato una nuova tecnologia biodegradabile che permette la riduzione delle emissioni di CO2.
Soluzioni senza conservanti e plastificanti che rappresentano anche un ulteriore miglioramento in termini di sicurezza dei lavoratori del settore. AQUENCE ® Lam Eco – a differenza degli adesivi polimerici puramente a base fossile – è realizzato con materie prime di origine biologica e fornisce ai clienti una soluzione naturale e sostenibile che aiuta a ridurre di oltre il 30% le emissioni di CO2 e a garantire un ambiente di lavoro più sicuro.
Il miglioramento delle condizioni di lavoro e di tutti i principi ESG è infatti un altro importante pilastro della filosofia Henkel. AQUENCE® Lam dimostra inoltre che adottare percorsi più sostenibili non deve necessariamente comportare costi proibitivi: il prodotto può essere infatti diluito in rapporti molto elevati, garantendo bassi costi di utilizzo. ❙
