Sezioni
- Introduzione
- Caratteristiche dei profumi
- Il mercato delle essenze e dei profumi
- Principali composti chimici utilizzati
- Trattamento degli effluenti nell’industria delle fragranze e degli aromi
- Riassunto
Introduzione
All’interno del crescente mercato dell’industria cosmetica, il settore della profumeria ha un ruolo importante, poiché il complemento perfetto di un buon aspetto è un odore gradevole. Si tratta di persuadere e stimolare il consumatore attraverso i sensi organolettici.
Per poter ottenere le essenze e i profumi si utilizzano sistemi con agenti che ne permettono l’estrazione da molti prodotti naturali, o a partire da sostanze chimiche organiche come gli idrocarburi.
Queste sostanze utilizzate nell’industria sono solitamente solventi, alcoli e oli che si volatilizzano facilmente e che, per la loro natura e alta concentrazione, contaminano le acque reflue, offrendo difficoltà per il loro trattamento e correzione.
Il presente articolo ha l’obiettivo di fornire un’idea sull’influenza di questo settore nell’industria mondiale, le sue tendenze e i trattamenti proposti per lo scarico degli effluenti generati. Condorchem Envitech, come azienda di ingegneria dedicata al settore del trattamento degli effluenti industriali, offre soluzioni su misura per ogni caso.
Caratteristiche dei profumi
In ogni caso, per la fabbricazione dei profumi si parte da essenze preparate per mantenere il prodotto in condizioni corrette, in combinazione con fissatori e solventi.
- Essenze Aromatiche: Si tratta di oli essenziali di origine naturale formati da molecole volatili di piante. Si ottengono attraverso procedure come la distillazione a vapore o l’estrazione. Possono essere ottenute da molte parti della pianta: semi, fiori, frutti, ecc. Queste essenze possono anche avere natura artificiale, come si commenta in questo articolo.
- Fissatore: questo composto aiuta ad aumentare la durata del profumo, facendo sì che impieghi più tempo a volatilizzarsi. Sono solitamente sostanze con un alto punto di ebollizione che permette ai componenti odorosi di rimanere più a lungo sul corpo. Queste sostanze, oltre ad avere potere fissativo, presentano anche un odore caratteristico. I solventi vegetali più utilizzati sono l’olio essenziale di salvia, di vetiver, di patchouli e di sandalo, tra gli altri.
- Solvente: il solvente più utilizzato per elaborare un profumo è l’alcol. Questo costituirà il componente di maggior presenza nella formula per la produzione di profumi. Per fare un profumo naturale si può impiegare alcol da cereali o acqua distillata. Per distinguere i tipi di profumi, si utilizzano le cosiddette “note olfattive”
Il mercato delle essenze e dei profumi
La distribuzione dell’esportazione e dell’importazione di questi prodotti e la loro tendenza al rialzo danno un’immagine del volume economico che rappresenta questo mercato e del peso specifico che hanno in ogni paese del mondo.
Anche la cultura di ogni paese e la sua capacità economica determinano la proporzione di consumo nei cosmetici, come indicato nel grafico seguente:
Principali composti chimici utilizzati per la fabbricazione di essenze e profumi; effetti sulla salute e sull’ambiente
I profumi occupano una posizione importante nel mercato cosmetico, arrivando ad essere prodotti di alto valore aggiunto e di una domanda significativa in molti paesi. I chimici normalmente utilizzati in questa industria sono estremamente volatili e il loro effetto sull’ambiente è negativo se non trattati adeguatamente.
Nello schema seguente, appaiono alcuni dei principali composti chimici utilizzati per la fabbricazione di essenze; praticamente tutti hanno struttura ad anello chiuso, e in molti casi appaiono doppi legami, indicativi della difficoltà che offrono all’ossidazione biologica:
Non bisogna dimenticare il problema aggiuntivo originato dalla presenza di queste sostanze nelle acque reflue. Per il loro successivo utilizzo, sarà necessario adottare le procedure più adeguate per la degradazione di queste sostanze (spesso in concentrazioni molto piccole) che permettano il riutilizzo efficace e sicuro delle acque rigenerate.
Trattamento degli effluenti nell’industria delle fragranze e degli aromi
Esistono numerose industrie dedicate alla fabbricazione di sostanze base per aromi e fragranze, di applicazione sia in cosmetica che in alimentazione, principalmente.
Come abbiamo osservato nei punti precedenti, questo tipo di industrie utilizza prodotti concentrati, alcoli, solventi e oli per lo sviluppo dei propri processi, e gli effluenti prodotti contengono queste sostanze che sono altamente inquinanti e volatili.
Questa composizione complica il trattamento di queste acque reflue, poiché sono cariche di oli, sali e COD, che, in alcune occasioni, sono refrattari ai trattamenti biologici.
Prendiamo l’esempio degli scarichi tipo di una fabbrica del settore, con la seguente analisi:
| Parametro | Unità | Effluente grezzo | Dopo pretrattamento | Effluente trattato |
| pH | – | 7 | 6 | 7 |
| Temperatura | ºC | 35 | 30 | 25 |
| COD | mg O2/l | 13000 | 10000 | < 250 |
| Conduttività | µS/cm | 10000 | 9000 | <500 |
| S.S. | mg/l | 4000 | 400 | <40 |
| Oli e Grassi | mg/l | 2150 | 200 | <5 |
La linea di trattamento abituale consiste in un pretrattamento mediante un fisico-chimico, composto da setacciatura preliminare, coagulazione/flocculazione seguita da flottazione DAF; e, successivamente, un trattamento biologico.
Sono stati utilizzati diversi trattamenti biologici in funzione del tipo di contaminanti e della loro difficoltà alla biodegradazione. È una delle applicazioni in cui i MBBR hanno solitamente successo, grazie alla selettività dei batteri che si formano per il trattamento, anche se è frequente trovare trattamenti anaerobici nel caso in cui il carico di COD sia elevato.
Quando il processo biologico non è applicabile per l’alta refrattarietà del COD, si impongono trattamenti di ossidazione, come il Fenton e le POA.
Nei processi fisico-chimici, è frequente ottenere riduzioni di S.S., oli e grassi molto elevate (> 90%), e riduzioni del COD dell’ordine del 30% rispetto al carico in ingresso, ma l’impatto sulla conduttività è scarso, poiché la salinità subisce pochi cambiamenti in questo trattamento che si orienta fondamentalmente a separare solidi, grassi e materiale colloidale.
Il presente caso corrisponde allo studio effettuato in un’industria del settore delle essenze e concentrati impiegati sia per cosmetica che per alimentazione. L’effluente, oltre ad avere un elevato carico di COD particolarmente volatile, presentava anche una salinità molto elevata.
In quel momento, si è valutata l’opzione di riutilizzare lo scarico per acque di processo e servizi nella stessa industria generatrice, con cui si raggiungeva praticamente lo ZLD (scarico zero).
In questo studio si propone una linea di trattamento che presenta importanti vantaggi, quali riduzione dello spazio occupato, ottenimento di effluenti di buona qualità e semplicità di gestione, con un OPEX sostenibile basato sulla disponibilità di acqua calda in eccesso nella fabbrica.
La linea sarebbe composta da un trattamento fisico-chimico che potrebbe essere simile a quello descritto per i trattamenti abituali; successivamente, verrebbe installato un sistema di evaporazione a vuoto in due stadi.
Nel primo stadio si propone un evaporatore a vuoto con compressione meccanica del vapore per ridurre il consumo energetico e, in secondo luogo, un evaporatore a vuoto con raschiatore per separare il concentrato. Il residuo ottenuto è un fango viscoso che si solidifica raffreddandosi.
Il condensato contiene un carico importante di COD, poiché tende ad essere molto volatile in questi scarichi. Il condensato miscelato viene inviato a una vasca intermedia per il raffreddamento e l’omogeneizzazione.
Il trattamento biologico proposto, come detto, dipenderà dai composti contenuti nel COD. Come trattamento terziario si propone un sistema a membrane MBR, purché l’effluente lo consenta, poiché si ottengono acque molto pulite che possono essere riutilizzate come acque di servizio o di processo, mantenendo un carico di fanghi attivi omogeneo nella vasca di ossidazione biologica.
Con questa tecnologia, inoltre, si evita l’installazione di un decantatore secondario. I fanghi ottenuti potranno essere miscelati tra loro e inviati in discarica, oppure segregati a seconda della loro analisi e destinazione.
| Concetto | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| Portata (m3/h) | 3 | 2,25 | 0,75 | 0,5 | 0,25 | 2,5 | 2,25 | 0,15 |
| Conduttività (mS/cm) | 9 | 0,3 | 44,5 | 130 | 0,3 | 0,3 | 0,3 | 0,5 |
| COD (mg O2/l) | 10000 | 5000 | 25000 | 44500 | 4000 | 4900 | <250 | 4250 |
Un’altra opzione sarebbe stata quella di effettuare un trattamento biologico e installare un impianto di osmosi inversa (RO) come terziario; in questo modo, la dimensione dell’evaporatore da installare per il concentrato sarebbe stata inferiore rispetto al progetto base, ma non avrebbe avuto effetto sulla riduzione del carico di COD se posizionato in testa.
Se confrontiamo questo processo con il trattamento biologico + RO + concentrazione del rifiuto tramite evaporazione a vuoto, possiamo elaborare la seguente tabella:
| Concetto | Rendimento Depurazione |
Consumo energetico (*) | Spazio occupato | OPEX (*) | CAPEX | Impatto ambientale | Complessità |
| Evaporazione + Tratt. biologico | Alto | Medio | Medio | Medio | Alto | Basso | Medio |
| Tratt. biologico + RO + Evapo. | Alto | Alto | Alto | Alto | Alto | Basso | Alto |
(*) si considera che questo tipo di industrie disponga di acqua calda in eccesso che favorisce la riduzione del consumo energetico nel processo di evaporazione a vuoto.
Riassunto
Nell’industria cosmetica, il settore degli oli essenziali, degli aromi e dei profumi rappresenta circa il 20% del totale, e il suo consumo è in crescita.
I composti da cui si parte per la produzione di questi prodotti sono solitamente altamente inquinanti e, in molti casi, tossici, per cui i trattamenti degli effluenti generati sono spesso complessi e costosi, poiché si parte da concentrati che apportano elevati carichi sia di salinità che di inquinamento organico nelle acque reflue.
Il trattamento di evaporazione a vuoto è una soluzione adeguata per questo tipo di effluenti, poiché, alla sua capacità di concentrazione fino a raggiungere residui praticamente solidi, unisce la separazione del COD volatile in quelle condizioni di pressione e temperatura.
La dimensione del trattamento biologico si riduce proporzionalmente, così come i costi di esercizio e la generazione di fanghi in eccesso. L’azienda Condorchem Envitech ha comprovata esperienza in questo tipo di soluzioni.
Bibliografia e riferimenti Internet
https://eacnur.org/blog/perfumes-ecologicos-beneficios/
https://www.virtualpro.co/biblioteca/perfumes-analisis-quimico-de-36-aguas-de-colonia-y-perfumes
https://oec.world/es/profile/hs92/3303/
https://www.academiadelperfume.com/historia-del-perfume/