Hidrolizados de proteínas en cuero
ILM – International Leather Maker
Julio/Agosto 2018-N°30
Karl Flowers, Consultant Technical Editor, ILM
Durante las 7° Jornadas del Cuero celebradas el 14 de junio de 2018 en Freiberg, el Dr. Dietrich Tegtmeyer de Lanxess y Brendan Wynne de Heller-Leder, informaron sobre la creciente utilización de hidrolizados de proteínas en cueros destinados a tapicería producidos en Alemania por la curtiembre Heller-Leder. Para muchos, lo novedoso sería que por este camino se hará un mejor uso de las materias primas y productos que se utilizan en la industria, tendencia positiva que la industria del cuero debe adoptar, sin pensar que los procesos tradicionales puedan desaparecer. La reasignación permisible de la huella de carbono aguas arriba de un producto primario a uno intermedio, depende de si el producto intermedio tiene valor o no. En otras palabras, ¿es un desperdicio un subproducto determinado o indeterminado? La huella de carbono aguas arriba no puede ser computada a los desechos, razón por la cual el cuero no compite tan favorablemente con materiales alternativos.
Los desperdicios de cuero, potencialmente reciclables, podrían venderse a un tercero. De esta forma podría “descontarse” valor a la huella de carbono. Esta inclusión del producto reciclado en el proceso de fabricación de cuero (como si fuese otro producto químico) sumaría valor a la huella de carbono durante la manufactura del cuero. Por supuesto, estaría reduciendo el valor de la huella de carbono final en la producción del cuero con un balance neto según:
- reducción de la huella de carbono del proceso debido a la reasignación en subproductos.
- reducción debido a la eliminación de un producto químico desplazado por otro producto químico reciclado.
- Un valor agregadocorrespondiente a la nueva huella de carbono proveniente de la producción del producto químico reciclado.
Un análisis profundo podría afirmar que la redistribución totalno debería tener lugar si el material reciclado vuelve a incorporarse al proceso del cuero, excepto cuando la asignación parcial no esté dentro de las normas ISO 14067: 2014, por lo que dicha redistribución (huella de carbono) no estaría permitida.
¿Qué son los hidrolizados?
Los hidrolizados se han utilizado en la industria durante mucho tiempo. La caseína y los hidrolizados a base de gelatina se han aplicado sobre el cuero como acabados, al igual que las proteínas utilizadas como fillers en suelas, capelladas, tapicería y artículos de cuero. Desde los 70´s, pasó a ser habitual el aumento en el uso y utilización de productos generados por el tratamiento de plumas y recuperación del pelo.Al comienzo se utilizaron como auxiliares de cromo (aumentando la fijación) y luego como filler en el cuero. A principios de los 2000, los hidrolizados de proteína provenientes de las virutas de rebajados y sueros de la leche se utilizaron en el recurtido de todo tipo de cueros (Karthikeyan et al., 2007). Recientemente, un número creciente de compañías químicas han incluido una selección de hidrolizados de colágeno en sus procesos. Por ejemplo, estas firmas tomarían los residuos de rebajados de las grandes curtidurías y digerirían los materiales obteniendo un hidrolizado soluble, que podría agregarse al cuero para incorporarse como filler (Ramamurthy et al., 1989). No se espera obtener un aumento de la temperatura de contracción, por lo que el producto agregado no podría llamarse agente curtiente. Es interesante la idea de utilizar los desechos que se obtienen del proceso de curtido (compuestos en gran parte por sustancias proteínicas re-procesadas en la curtiembre) orientados como fillers, sería uno de los caminos para mejorar la sostenibilidad; más concretamente hablamos de la biodegradabilidad del cuero. Las curtiembres pueden convertir fácilmente las virutas, pelos, tejido conectivo (de los descarnados) y las virutas y polvos de lijado libre de cromo en fillers de proteínas que se pueden agregar como productos químicos de llenado. El uso de desechos sólidos que contienen cromo deberá someterse primero a un método de extracción de cromo. Estos métodos a menudo descurten primero losmateriales (por métodos alcalinos, enzimáticos o térmicos) antes de la hidrólisis. En muchos casos, estos tratamientos previos pueden mejorar el rendimiento del proceso de obtención de hidrolizados. La conversión de los residuos proteicos en hidrolizados útiles nunca será del 100%, y siempre habrá algún
producto residual que tendrá que destinarse a un proceso de compostaje.
¿Cómo funcionan?
Las proteínas de las que derivan todos los hidrolizados están compuestas generalmente por un gran número deproteínas estructurales, complejas en su composición. Estas se desnaturalizan utilizando (por separado o en combinación) enzimas, calor, ácidos o álcalis (Colantoni, et al., 2017). Estos agentes comienzan a debilitar las proteínas generalmente en el esqueleto del péptidodando como resultado la fragmentación de la proteína en secciones de péptidos más pequeños. El peso molecular de los fragmentos resultantes se genera al azar y los hidrolizados obtenidos mostrarían una distribución estadística normal o binomial. El producto resultante de una hidrólisis incontrolada produciría una calidad variableque no se podría clasificar técnicamente. El rendimiento del hidrolizado debe ser estandarizado si se desea predecir un producto regular.
Funcionalidad
La funcionalidad de la proteína depende del origen de la misma. El contenido de aminoácidos del hidrolizado será diferente si se obtiene del cabello, suero de leche, colágeno o plumas. En general, los aminoácidos contendrán cadenas laterales ácidas y cadenas laterales básicas que serán de interés para el curtidor. Al igual que el colágeno de cuero, estas cadenas laterales de aminoácidos pueden formar puntos de unión para los productos curtientes. Los fragmentos peptídicos mostrarán un número creciente de grupos carboxilo y amino terminales que mejoran los procesos de hidrólisis, dando cadenas más pequeñas. Como auxiliar de cromo, los hidrolizados de queratina tienen un alto número de grupos de ácido aspártico y ésto puede aumentar la fijación de cromo (Ramamurthy et al., 1989). Los grupos amino en el hidrolizado fijarán colorantes, agentes de recurtido y engrasantesasí como lo hacen los aniones ya unidos al colágeno de cuero. Recientemente, se ha informado que estos hidrolizados dan excelentes resultados en la extracción de antioxidantes (Sedliacik, 2018).
Los hidrolizados de proteínas, si se hidrolizan parcialmente en la medida en que son apenas solubles, pueden tener un peso molecular que podría describirse como alto. Estas moléculas pueden penetrar en el interior del cuero, principalmente en las áreas abiertas produciendo un mayor llenado. Por consiguiente, los tratamientos posteriores que reticulan el hidrolizado darán lugar a una red que ha penetrado en el interior de la estructura fibrosa del cuero.
¿Cómo estos productos incrementan la sustentabilidad?
La inclusión de un hidrolizado debe hacerse con cuidado. El hidrolizado puede generar un mayor contenido orgánico que requiere niveles más altos de fungicidas. Los hidrolizados en sí mismos, si se realizan en forma externa deberán incluir biocidas (generalmente un fungicida) que garantice su vida útil y evite la putrefacción del producto (y el olor que esto puede producir en el artículo final). Si se hace en el mismo lugar, esta restricción puede ser menor, pero podría acelerarse la degradación del cuero resultante al final de su vida útil. Otra consideración importante del hidrolizado es que puede ser sensible a las exposicionesde calor o resistencia a la luz, no todos presentan este problema. Pruebas cuidadosas y una comprensión más profunda de la materia prima proteica pueden ayudar a prevenir esto. Los hidrolizados de queratina tienen una buena resistencia a los rayos UV y podrían usarse para aumentar la solidez luz del cuero. Si el artículo toma contacto con el agua, pueden surgir varios problemas potenciales, como por ejemplo en pieles que deben ser resistentes al agua. Dependiendo del balance hidrófilo/lipófilo (HLB) del hidrolizado, el cuero puede perder resistencia dinámica; incluso si el valor de HLB es más bajo, la absorción estática de agua puede verse afectada por la pequeña cantidad de grupos hidrofílicos presentes. El progreso a futuro en el desarrollo de hidrolizados puede incluir el tamizado / selección molecular de fragmentos particularmente hidrófobos y la mejora en el grado de hidrolizado (disminuyendo el rendimiento).
Uso de hidrolizados en el acabado
El uso de hidrolizados de caseína, suero de leche (lactoglobulinas, lactoalbúminas, albúminas), colágenos solubles, queratinas, gelatinas o zeínas son sin duda el futuro de los acabados moda. Los polímeros a base de petróleo aún pueden tener un futurolimitado a los cueros actuales hasta que las nuevas tecnologías puedan descartarlos. Las proteínas desempeñan varias funciones en el acabado moderno:
- aumentan la naturalidad.
- ayudan con las emanaciones.
- proporcionan aumento del brillo.
- ayudana los efectos de pulido y quemado.
- si se reticulan pueden mejorar la formación de película.
Las futuras aplicacionesdehidrolizados de proteínas en terminación consistirán en proporcionar protección contra los rayos UV. Como punto débil se presenta la degradación de la películaal final de la vida útil. Aplicar unaterminación superficial impermeable con acabados más finos, naturales y propios del cuero es mejor que un revestimiento no proteico el cual se ve como una capa de plástico que además seguirá permaneciendo en el compost hasta después de la digestión.
Referencias
Karthikeyan, R., Balaji. S, y Sehgal, PK. (2007) Aplicaciones industriales de queratinas-Una revisión. J. Sci. Ind. Res. India 66: 710-715. Ramamurthy, G, Sehgal, PK. Y Mahendrakumar (1989) Mejora la captación de sales básicas de cromo en las operaciones de curtido utilizando hidrolizado de queratina. J. Soc. Leath. Tecnol. Chem. 73: 168-171. Sedliacik, J. (2018) Actividad antioxidante de hidrolizados de queratina estudiada por DSC. Actas de la 114a Convención ALCA del 19 al 22 de junio, Itasca, Ilinois, EE. UU. Asociación Americana de Químicos de Cuero (ALCA), Texas, EE. UU. wW Colantoni, A, Recchia, L., Bernabei, G., Cardarelli, M., Rouphael, Y, y Colla, G. 2017). Análisis del impacto ambiental del hidrolizado de proteínas producido químicamente a partir de desechos de cuero versus hidrolizado de proteínas producido enzimáticamente a partir de granos de leguminosas. Agriculture-London 7: 62-71.
