Bioprocessing for Sustainableproduction of COLoured textiles ECO-INNOVATION “Bioprocessing for Sustainable Production of Coloured Textiles” Progetto BISCOL ECO/09/ Rebecca Pogni Dipartimento di Biotecnologie, Chimica e Farmacia Università di Siena EcoInnovation 2013 – Info Day Regionale Firenze, 3 Luglio 2013

Eco-innovation Nuovi servizi – business verdi Nuovi processi –produzioni più pulite Nuovi metodi di gestione tecnologie e prodotti « Tutte le forme di innovazione che riducono l’impatto ambientale e/o ottimizzano l’uso delle risorse» Il progetto BISCOL è uno dei 45 progetti “green” selezionati su più di 200 progetti presentati nella iniziativa 2009 di Eco-Innovation Progetti per il trasferimento tecnologico alle piccole e medie imprese

Logo Tipo di organizzazione e ruolo Consorzio BISCOL Il Consorzio trae vantaggio da esperienze ottimizzate nel corso di altri progetti di ricerca europei o regionali: SOPHIED – IPFP6-NMP2-CT HIPERMAX-FP6-NMP3-CT ITT-3TNet – Regional project HITEX – Regional project INNOVA – Regional project Management, bio-dyes synthesis and characterization, LCA analysis Textile pre-treatments, characterization of textile performances and colourisation SME - Production of eco-colorants and immobilized enzymes, scale up of the bioreactor system SME - Production of safer auxiliaries for the production of suitable coloured textiles SME - Production on industrial scale of dyes and auxiliaries, evaluation of bio- dyes performances SME - Production of coloured textile by using bio-dyes and eco-dyeing protocol definition

Il progetto BISCOL sviluppa un nuovo processo di tintura del tessile basato sulla ottimizzazione ecologica dell’intero processo di tintura dalle materie prime al prodotto finito con particolare attenzione al risparmio energetico, alla riduzione nell’uso delle risorse idriche e di prodotti chimici In particolare: Pre-trattamento del tessuto: scale-up di tecnologie che aumentano la colorabilità dei tessuti come l’uso della tecnologia al plasma Sintesi di nuovi ausiliari: nuovi ausiliari a basso impatto ambientale Sintesi di bio-coloranti: nuovi bio-coloranti verranno sintetizzati su scala industriale. Allo scopo verrà realizzato un bioreattore contenente l’enzima laccasi per lo scale up industriale Ottimizzazione del processo di tintura: riduzione della temperatura e dei tempi di tintura Tutti I vari step del processo saranno monitorati attraverso un approccio basato sull’uso della procedura del Life Cycle Assessment

1.Textile pre-treatments 2. Synthesis of new auxiliaries 3. Synthesis of bio-dyes 4. Optimization of dyeing process5. Life Cycle Assessment (LCA) Conventional Process Biscol Process 1 kg Wollen fabric 1 kg Wollen fabric 1 kg Coloured fabric 1 kg Coloured fabric LCA System Boundaries Process for woollen textiles auxiliary Interactio n with fibre dyestuff Associated dyestuff Adsorption Association Solvation

 Prove di tintura su pezze di filato di lana del biocolorante rosso e blu a varie temperature (40°C, 60°C, 80°C, 96°C, da sinistra verso destra).

LCA Framework System Boundaries Process for woollen textiles Biscol Process Conventional Process Pre-treatment Dyeing Dyes Synthesis Auxiliaries Production WaterAcid New auxiliary Bio-synthetized Dyestuff Energy… WaterAcid Traditional auxiliary Traditional Dyestuff Energy…. INPUTINPUT OUTPUTOUTPUT CODBODCO2….CODBODCO2…. S1 S2 S3 S4 S5 S1 S2 S3 S4 S5 1 kg Wollen fabric 1 kg Wollen fabric 1 kg Coloured fabric 1 kg Coloured fabric Purge Washing Drying

Confronto risultati LCA: i coloranti Riduzione impatto per sintesi bio-colorante rispetto a colorante tradizionale in polvere (e liquido): water depletion: 96% (77%) fossil depletion: 91% (88%) climate change: 92% (64%) human toxicity:95% (84%) acidification: 95% (85%)

Confronto risultati LCA: il processo globale 124 MJ 53 MJ 51,6% 43,6% 1,5% 1,3% 0,5% 1,5% 1,5% 1,3% 0,5% 1,5% 88,3% Contenuto energetico totale per kg di tessuto

Confronto risultati LCA: il processo globale Tempi inferiori di processo Riduzione della temperatura richiesta per la fase di tintura Riduzione dei consumi di acqua ObjectiveIndicatorsRelative ImpactRelative Impact Expected Improved Environmental Performance Greenhouse Gas Emissions CO 2 ~ 55%20% Methane~ 55%15-18% Air QualityParticulate Matter~ 53%5% ReductionMutagenic/Carcinogenic~ 97% This value is referred to the process without considering the dye toxicity. The toxicity tests on biodyes are in progress Waste ManagementWaste Minimization25% reduction (total wastewater) 15-20% Better Use of Natural Resources WaterReduced Consumption58%5-7% EnergyReduced Consumption58%15-18%

Ecopoint = 1.00 Ecopoint = 0.36 Ecopoint = 0.37 L’impatto del processo globale è presentato tramite il punteggio singolo (ecopoint) che somma i contributi di tutte le categorie di impatto in un unico indicatore Confronto risultati LCA: il processo globale