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Scientific Reports volume 12, numero articolo: 22339 (2022) Citare questo articolo

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Il processo tessile-umido consuma enormemente un grande volume di acqua e sostanze chimiche, e quindi è cresciuta la consapevolezza di una produzione più pulita per proteggere l’ambiente dagli effluenti industriali. In questo contesto, la tintura reattiva di materiali cellulosici come i tessuti di cotone è un settore importante della colorazione tessile che richiede l'uso di una grande quantità di solfato di sodio o cloruro di sodio e alcali per esaurire e fissare le molecole di colorante con macromolecole cellulosiche, rispettivamente. Tuttavia, il sale e gli alcali rimanenti negli effluenti influiscono negativamente sull'ambiente. A questo scopo, è stato ipotizzato che l’utilizzo del nitrilotriacetato trisodico (TNA) nella tintura reattiva dei tessuti di cotone abbia un doppio beneficio, uno come agente esaurinte (sale organico) e il secondo come agente fissante (base organica). Pertanto, le caratteristiche di tintura ad esaurimento dei tessuti di cotone utilizzando CI Reactive Yellow 145 (RY145) sono state ottimizzate in diverse condizioni di concentrazione di TNA, concentrazione di alcali, temperatura e tempo di tintura. Sono stati studiati anche l'intensità del colore ed i valori di esaurimento primario e secondario con un occhio ai valori ottenuti con il metodo di tintura convenzionale. La caratterizzazione dei campioni di effluenti con RY 145 prelevati dopo la tintura utilizzando TNA rispetto alla tintura convenzionale ha indicato un'efficace riduzione dei valori COD, BOD e TDS rispettivamente del 99, 97 e 97%. Il nuovo metodo di tintura è stato implementato utilizzando CI Reactive Black 5 (RB5), CI Reactive Blue 160 (RB160) e CI Reactive Red 24 (RR24) per rivelare buone proprietà di tingibilità e solidità paragonabili a quelle ottenute utilizzando il metodo convenzionale. I risultati complessivi ottenuti suggeriscono l'idoneità del TNA come agente ecocompatibile idoneo come agente esaurente e fissativo di tessuti cellulosici.

Le fibre cellulosiche sono delle principali colture ampiamente sfruttate nelle industrie tessili. I tessuti realizzati con tali fibre sono superiori in termini di comfort e rispettosi dell'ambiente. La colorazione dei tessuti cellulosici si basa principalmente sulle eccellenti caratteristiche tintoriali ottenute dai coloranti reattivi. Questa classe di coloranti si fissa nel tessuto formando legami covalenti tramite sostituzione nucleofila o addizione nucleofila delle molecole del colorante con i gruppi idrossilici della cellulosa in condizioni alcaline1,2,3. Tuttavia, i tessuti cellulosici in acqua acquisiscono cariche superficiali negative 4 che richiedono l'uso di una grande quantità di sale inorganico (ad esempio cloruro di sodio o solfato di sodio) per neutralizzare le cariche superficiali e favorire l'esaurimento del colorante dal bagno di tintura nei tessuti. Inoltre, è necessario l'uso di alcali inorganici (vale a dire carbonato di sodio) per realizzare il processo di tintura con livelli soddisfacenti di fissaggio del legame colorante-fibra con proprietà di solidità a umido migliorate.

Le quantità richieste di sali inorganici e alcali sono necessarie per migliorare l'esaurimento del colorante reattivo e l'efficienza di fissazione della fibra colorante5,6,7,8,9. A seconda della tonalità richiesta, della struttura del colorante e del metodo di tintura, le quantità di elettroliti possono arrivare fino a 100 g/L. In generale, il processo di tintura reattiva consuma una notevole quantità di acqua e quasi tutti gli elettroliti inorganici, gli alcali e i coloranti non fissati vengono scaricati agli effluenti della tintura, che nella maggior parte dei casi sono acque e terreni inquinati11,12,13,14. In questo contesto, il processo di tintura ad esaurimento, che rappresenta il processo più utilizzato per tingere i tessuti di cotone con coloranti reattivi, potrebbe comportare un notevole impatto ambientale con un maggiore consumo di acqua e prodotti chimici nonché l'emissione di effluenti coloranti 14,15. Pertanto, la valutazione delle prestazioni di una moderna tecnologia di tintura reattiva e l’ottimizzazione del processo sono diventate necessarie per ridurre il consumo di prodotti chimici, energia e acqua16,17,18. I tentativi di ridurre le quantità di elettroliti inorganici nella tintura reattiva hanno incluso l'applicazione di coloranti reattivi bifunzionali, che possono reagire più facilmente con la cellulosa e mostrare migliori prestazioni di tintura anche a basse concentrazioni di sale e alcali.