Thế giới
Trong thời gian qua, thên thế giới đã có nhiều nghiên cứu để tái sử dụng các thành phần trong da phế thải ( DPT).
Trước năm 1970, những nghiên cứu chủ yếu tập trung vào các cách sử dụng DPT không cần xử lý sơ bộ nhiều như : sản xuất chất cách điện, vật liệu xây dựng, dây thừng và đế giày. Ngoài ra phương pháp làm giấy cũng được đưa vào để sản xuất cả da và chất thay thế giấy.
Từ năm 1970 đến 1993, các nghiên cứu tập trung vào thủy phân DPT nhằm tái chế amino acid và peptide để làm thức ăn gia súc và phân bón. Rất nhiều các phương pháp xử lý đã được triển khai trong khoảng thời gian này. Phương pháp thủy phân kiềm như sử dụng vôi và hơi nước hay NaOH trong điều kiện nhiệt độ cao và/hoặc áp suất cao, thủy phân acid và thủy phân enzyme được sử dụng để thu hồi Chromium và phân lập protein. Một số phương pháp dùng peroxide oxy hóa DPT để thu sợi collagen và Cr(VI). Quá trình oxy hóa ướt và đốt DPT được áp dụng chỉ để thu hồi Cr(VI). Tuy nhiên, sản phẩm phụ Cr(VI) có độc tính mạnh được tạo thành từ những phản ứng này, đòi hỏi phải có thêm bước khử. Chiết tách Chromium không bao giờ hoàn tất và cần lặp lại nhiều lần, làm tăng chi phí. Hơn nữa, khi tiến trình được lặp lại càng nhiều lần thì càng thúc đẩy sự phân hủy collagen, collagen tan vào dung dịch tạo thành hỗn hợp Cr(VI) với protein.
Trong mười năm trở lại đây, Brown và cộng sự đã tiến hành những nghiên cứu có hệ thống trong phòng thí nghiệm và làm thí nghiệm pilot để xử lý DPT. Tiến trình một bước đầu tiên sử dụng enzyme phân giải protein mang tính kiềm để phân lập ra sản phẩm thủy phân không có Chromium, dùng làm phân bón hay thức ăn gia súc. Một tiến trình mới hơn gồm 2 bước nhằm thu hồi protein có thể tạo gel dùng làm keo, mỹ phẩm, film, vỏ thuốc nhộng, chất nhũ hóa… trong bước đầu tiên và sản phẩm thủy phân trong bước thứ 2. Trong quá trình này, DPT được thủy phân bằng kiềm trong bước đầu tiên và với protease trong bước thứ 2, hoặc sử dụng 2 enzyme liên tiếp. Tuy nhiên, trong 2
cách trên đều có sản phẩm phụ là bã Cr ( gồm protein còn lại liên kết ngang với Cr). Do đó, các nhà nghiên cứu trên đã sử dụng công nghệ nhiều bước gồm : hòa tan bằng H2SO4, kết tủa bằng NaOH, lọc và rửa để thu hồi Cr.
Bên cạnh các nghiên cứu trên, còn có hướng sử dụng sản phẩm thủy phân chứa collagen sau khi đã tách Cr làm chất thuộc hay chất hoàn thiện. Các nghiên cứu không những chứng minh rằng sản phẩm thủy phân của DPT phản ứng với formaldehyde sau khi tách Chrome hydroxyde có khả năng thuộc rất tốt, mà còn tận dụng phần thủy phân này hoặc các sản phẩm trùng hợp với methyl methacrylate hay acrylonitrile trong quá trình hoàn thiện da. Tuy nhiên, hạn chế của các nghiên cứu này là không nghiên cứu phần bã Cr.
Các nhà nghiên cứu Trung Quốc gần đây đã nghiên cứu cách sử dụng hoàn toàn DPT và chuyển hoá thành những sản phẩm có giá trị, tránh tạo ra bất kì chất thải nào. Quá trình xử lý DPT trải qua 3 bước :
+ Chiết gelatin
+ Tách collagen thủy phân + Thủy phân bã Cr bằng acid
Gelatin từ bước 1 được biến đổi hóa học( sử dụng monomer 2 chức, paraffin, acrylic monomer, chất khử) để làm hóa chất hoàn thiện. CollagenPolypeptide từ bước 2 được biến đổi hóa học với 1 số monomer 2 chức của chuỗi acrylic acid và sáp để tạo hóa chất thuộc lại. Phần thủy phân chứa Cr được biến đổi tiếp với các monomer của chuỗi acrylic acid. Chất này có thể được tái sử dụng trong các công đoạn thuộc và thuộc lại.
Các công nghệ zản xuất sạch hơn
Bên cạnh các phương pháp xử lý cuối đường ống, các nhà máy còn áp dụng các biện pháp hạn chế chất thải bằng các công nghệ sản xuất sạch hơn.
Một số công nghệ sản xuất sạch hơn được áp dụng gần đây :
Bảng 1.4 Thống kê một số công nghệ sản xuất sạch hơn
Công nghệ sản xuất
sạch hơn Lợi ích
Tiết kiệm nước
Sử dụng trống quay để hồi ướt và rửa da vừa hiệu quả vừa tiết kiệm nước rất nhiều. Khi dùng trống, hoạt động theo mẻ tiết kiệm nước hơn hoạt động liên tục. Mặc dù cách tiết kiệm này không làm giảm tải lượng ô nhiễm nhưng có thể làm giảm kích thước các công trình xử lý nước thải.
Sử dụng các hóa chất thân thiện với môi
trường
Các sản phẩm enzyme ít độc hơn và thay thế rất tốt cho sulfua. Các chất hoạt động bề mặt ( nếu được) nên sử dụng vì khả năng phân hủy sinh học. Tránh dùng Penta Chloro Phenol ( PCP). Thay (NH4)2SO4 bằng acid yếu. Khử mỡ bằng các chất hoạt động bề mặt thay cho các dung môi hữu cơ. Dùng Cr (III) để thuộc thay cho Cr (VI). Các chất nhuộm phức kim loại ( có chứa một số kim loại và chất nhuộm benzidine) phải được thay thế. Các tác nhân nhuộm dầu và các chất thuộc lại chứa gốc Clo nên được thay thế bằng các tác nhân dễ phân hủy sinh học.
Nạo nhầy tươi sau khi hồi
Nạo thịt nhầy ngay sau khi hồi ướt, sản phẩm phụ thu được có pH gần trung tính, dễ dàng thu hồi chất béo và protein chất lượng tốt cũng như tiết kiệm kiềm và hóa chất làm rụng lông. Hơn nữa, nạo nhầy tươi giúp các hóa chất thấm vào da tốt hơn và cải thiện chất lượng da thành phẩm.
Các phương pháp làm sạch lông kinh tế
Hệ thống làm sạch lông kinh tế sử dụng ít sulfua hơn hệ thống hủy lông, và giúp tách protein dễ dàng từ các lông không hòa tan. Do đó hệ thống này ít gây ô nhiễm môi trường hơn quá trình hòa tan lông. Nước thải từ công đoạn này có nồng độ COD, BOD5, Nitrogen, Sulphide, tổng chất rắn và chất rắn lơ lửng giảm đáng kể. Áp dụng công nghệ này sẽ làm giảm tải lượng hữu cơ cho hệ thống xử lý.
Công nghệ sản xuất
sạch hơn Lợi ích
Tuần hoàn dung dịch kiềm
Một số kỹ thuật làm sạch lông bằng kiềm có thể tái sử dụng trực tiếp dung dịch kiềm sau khi lắng và/ hoặc lọc. Cách làm này giúp tiết kiệm nước, sulfide và kiềm.
Tái sử dụng dung dịch làm sạch lông
Bằng cách tái sử dụng dung dịch làm sạch lông đã qua lắng các chất không tan, có thể tiết kiệm 50% sufide, 40% kiềm và 60% nước.
Tách và xén da kiềm
Tách và xén da thường được thực hiện sau công đoạn thuộc nên sản phẩm phụ tạo thành có chất lượng thấp và chứa Chromium. Nếu những công đoạn này được tiến hành trên da chưa thuộc, sản phẩm phụ có thể đem bán trên thị trường dễ dàng hơn từ da đã thuộc. Chất thải rắn chưa thuộc là nguồn nguyên liệu tốt để sản xuất gelatin hay thức ăn gia súc. Cách này cũng làm giảm lượng hóa chất sử dụng để khử kiềm, chỉnh pH, thuộc và tải lượng hữu cơ trong nước thải.
Dùng acid yếu để khử kiềm
Sử dụng acid yếu ( acid hữu cơ) có thể giảm lượng amonium từ quá trình khử kiềm.
Oxy hóa sulfide Dùng H2O2 để oxy hóa sulfide trong dung dịch sẽ không tạo thành H2S khi acid hóa để khử kiềm
Công đoạn hoàn thiện
Quá trình hoàn thiện da bằng cách phun xịt truyền thống tạo ra chất thải khoảng 30 – 50% da thành phẩm. Tuy nhiên, nếu phủ bề mặt da bằng cách lăn chỉ thải ra 5% da thành phẩm.
Tái sử dụng Chromium
Tiết kiệm chi phí hóa chất và giảm thiểu ô nhiễm môi trường.
Thu hồi gelatin Sản xuất keo, làm phân bón hoặc tái sử dụng làm hóa chất hoàn thiện da trong nội bộ nhà máy.
Hiện nay, tại một số cơ sở thuộc da quy mô lớn ở Tp. Hồ Chí Minh đã có hệ thống xử lý nước thải và áp dụng các công nghệ sản xuất sạch hơn như : dùng trống quay để tiết kiệm nước, nạo nhầy tươi, tách và xén da kiềm. Tuy nhiên, tình trạng quản lý da phế thải còn lỏng lẻo [2]. Chỉ có rất ít cơ sở tận dụng bầy nhầy làm thức ăn gia súc và phân bón. Các cách xử lý và thải bỏ da phế thải hiện nay gồm :
Đốt DPT : các nhà máy sản xuất giày lớn thuê các công ty xử lý chất thải đốt DPT. Khói của quá trình đốt thải trực tiếp ra môi trường mà không qua bước xử lý nào. Tro được đem chôn. Ngoài ra, các lò gạch dùng DPT làm nguồn nguyên liệu để tận dụng nhiệt. DPT chứa Chromium trong khi đốt là nguồn gây ô nhiễm nghiêm trọng.
Thải bỏ DPT chung với rác sinh hoạt : Các cơ sở sản xuất giày tư nhân quy mô nhỏ thải bỏ vụn da chung với rác sinh hoạt. Khi rác được đem chôn, Chromium đi vào môi trường đất và gây ô nhiễm cho đất. Một số cơ sở lớn thuê các công ty xử lý chất thải chôn lấp DPT nhưng do điều kiện chôn lấp không hợp vệ sinh nên Chromium vẫn có khả năng tiềm tàng gây ô nhiễm môi trường.
Thực tế tình hình xử lý DPT trên đòi hỏi phải có giải pháp để vừa giảm ô nhiễm môi trường, lại vừa tận dụng các thành phần trong da và tiết kiệm chi phí như thu hồi gelatin và Chromium từ da.