Approccio analitico e criticità riferite allo sviluppo di Cromo VI in articoli di moda

The work described in this thesis was carried out at the Cimac company, a notified body for the conformity assessment of personal protective equipment. The choice of the hexavalent chromium issue was due to its relevance and problematic nature for the fashion industry, in fact, hexavalent chromium is known to be highly toxic and carcinogenic to humans. It also represents, within finished leather products, one of the prohibited substances with the greatest incidence. It is therefore essential to monitor and reduce the use of this substance to protect the health of workers and consumers. Furthermore, this substance can have a significant impact on the environment, in fact, during the production process which involves its use in any form of oxidation it can be released into the air, water and soil causing pollution and having an impact long-term impact on ecosystems. The aim of this work, therefore, was to investigate and analyze the measurable parameters referring to leather and tanning that promote the formation of hexavalent chromium in leather matrices, within which this substance has not been intentionally added. Furthermore, the behavior of chromium variation over time was evaluated in order to understand how its concentration in the product changes. From the analysis of the results, several crucial considerations emerged regarding the formation of hexavalent chromium in the leather samples subjected to various treatments and aging. First, it was observed that in samples with a total chromium concentration of less than 0.001%, no hexavalent chromium was detected. This suggests that hides that have not been subjected to the chrome tanning process do not generate chromium VI. Furthermore, it was found that the pH of the samples plays a significant role in the formation of chromium VI. Samples with a pH below 4.0 appear to limit the action of free chromium in the chromium VI formation reaction. This detail is important because it indicates that pH control during the tanning process could be a useful strategy to mitigate chromium VI formation. Thermal aging and UV exposure showed different effects on chromium VI formation in chrome tanned leather samples. It emerged that the fats present in the samples seem to catalyze the formation of chromium VI, especially in unfavorable thermal conditions. This raises the important question of the role of fats in the chromium oxidation reaction, suggesting that they should be carefully considered in the production processes and selection of raw materials. Finally, it was shown that the combination of free chromium, fat percentage and pH can be used to predict chromium VI formation over time. These results open an interesting window to better understand the process of chromium VI formation in chromium tanned materials and may have significant implications for the production of more sustainable and ecotoxicologically safe leather goods, enabling the choice of raw materials and more suitable manufacturing processes.

Il lavoro descritto in questa tesi è stato svolto presso l’azienda Cimac, organismo notificato per la valutazione della conformità dei dispositivi di protezione individuale. La scelta della tematica del cromo esavalente è dovuta alla sua rilevanza e alla sua natura problematica per l’industria della moda, infatti, il cromo esavalente è noto per essere altamente tossico e cancerogeno per gli esseri umani. Inoltre rappresenta, all’interno dei prodotti finiti in pelle cuoio, una delle sostanze vietate con la maggiore incidenza. È quindi fondamentale monitorare e ridurre l’utilizzo di questa sostanza per proteggere la salute dei lavoratori e dei consumatori. Inoltre, tale sostanza può avere un impatto significativo sull’ambiente, infatti, durante il processo di produzione che ne prevedono l’impiego in qualsiasi forma di ossidazione può essere rilasciato nell’aria, nell’acqua e nel suolo causando inquinamento e avendo un impatto a lungo termine sugli ecosistemi. Lo scopo di questo lavoro, quindi è stato indagare e analizzare i parametri misurabili riferiti al cuoio e alla concia che promuovono la formazione di cromo esavalente in matrici pellame, all’interno delle quali tale sostanza non sia stata intenzionalmente aggiunta. Inoltre, è stato valutato il comportamento della variazione del cromo nel tempo al fine di comprendere come cambia la sua concentrazione nel prodotto. Dall’analisi dei risultati sono emerse diverse considerazioni cruciali riguardanti la formazione del cromo esavalente nei campioni di pelle sottoposti a vari trattamenti e invecchiamenti. Innanzitutto, è stato osservato che nei campioni con una concentrazione di cromo totale inferiore allo 0,001%, non è stato rilevato cromo esavalente. Questo suggerisce che i pellami che non sono stati sottoposti al processo di concia al cromo non generano cromo VI. Inoltre, è emerso che il pH dei campioni gioca un ruolo significativo nella formazione del cromo VI. Campioni con un pH inferiore a 4,0 sembrano limitare l'azione del cromo libero nella reazione di formazione del cromo VI. Questo dettaglio è importante perché indica che il controllo del pH durante il processo di concia potrebbe essere una strategia utile per mitigare la formazione di cromo VI. L'invecchiamento termico e l'esposizione ai raggi UV hanno mostrato effetti diversi sulla formazione di cromo VI nei campioni di pelle conciata al cromo. È emerso che i grassi presenti nei campioni sembrano catalizzare la formazione del cromo VI, soprattutto in condizioni termiche sfavorevoli. Ciò solleva l'importante questione del ruolo dei grassi nella reazione di ossidazione del cromo, suggerendo che dovrebbero essere considerati attentamente nei processi di produzione e nella scelta delle materie prime. Infine, è stato evidenziato che la combinazione di cromo libero, percentuale di grassi e pH può essere utilizzata per prevedere la formazione di cromo VI nel tempo. Questi risultati aprono una finestra interessante per comprendere meglio il processo di formazione del cromo VI nei materiali conciati al cromo e possono avere implicazioni significative per la produzione di articoli in pelle più sostenibili e sicuri dal punto di vista ecotossicologico, consentendo la scelta di materie prime e processi di lavorazione più adeguati.