Regular Article

Materials and energy flow in the life cycle of leather: a case study of Bangladesh

Flux de matériaux et d’énergie dans le cycle de vie du cuir : étude de cas du Bangladesh

¹ Department of Leather Engineering, Khulna University of Engineering & Technology, Khulna, Bangladesh
² Department of Civil Engineering, Bangladesh University of Engineering and Technology, Dhaka, Bangladesh

^* e-mail: ziachowdhury@le.kuet.ac.bd

Received: 28 June 2017
Accepted: 5 March 2018

Abstract

This article presents the results of the materials and energy flow analysis for leather produced in Bangladesh and establishes an inventory for the life cycle assessment. Also, a comparison is made with the material and energy flow of the Indian leather. A cradle to gate analysis is performed for full-chrome leather (FCL), a representative leather article from an export-oriented industry in Bangladesh, taking into consideration the main processes associated with leather production and the corresponding materials and energy input. Data was collected on annual wet-salted rawhide consumption, water, and steam consumption, chemicals requirement, tannery solid waste generation, electricity, fuel oil use for the generator and steam boiler. Moreover, an analysis of the physical and chemical properties of wastewater emissions of the different leather unit processes was performed. The input and output profiles of the FCL were compared to those of an Indian leather. It was seen that FCL consumed water 2 times higher than the Indian leather while the electricity consumption of Indian leather was almost 2 times higher than its Bangladeshi counterpart. The Indian leather had significantly higher carbon footprint (in terms of CO₂ equivalent emission) mainly because of the consumption of grid electricity that comes from coal-based power generation. Wastewater parameters such as chloride, Total Dissolved Solids (TDS) and Total Solids (TS) for the Indian leather are more than 4.5, 3 and 3 times higher respectively than that of corresponding emissions for the Bangladeshi FCL, which can be attributed to the higher use of inorganic salts in the process. Despite similar input of chromium compounds for both the leathers, the emission of total chromium was slightly higher in the case of Indian leather probably due to lower uptake of chromium by the substrate. Bangladeshi FCL used twice in the amount of (NH₄)₂SO₄ than India, which may be responsible for the higher BOD load in the wastewater. It can also be seen that a significant amount of rawhide input is not converted into the usable leather as demonstrated by the high proportion of solid waste generation (70% and 55% for Bangladeshi FCL and Indian leather respectively). This study highlights that wide variations exist in the materials and energy flows from different tanneries. Understanding these variations is essential to pinpoint areas where resources can be used more efficiently and optimally in the leather manufacturing process.

Résumé

Cet article présente les résultats de l’analyse des flux de matériaux et d’énergie pour le cuir produit au Bangladesh et dresse un inventaire pour l’évaluation du cycle de vie de ce produit. En outre, une comparaison est faite avec le flux de matière et d’énergie du cuir indien. Une analyse « du berceau au tombeau » a été réalisée pour le Full-Chrome Leather (FCL), un article en cuir représentatif d’une industrie orientée vers l’exportation au Bangladesh, prenant en compte les principaux processus associés à la production de cuir et aux matériaux et énergie correspondants. Des données ont été recueillies sur la consommation annuelle de cuir brut en saumure, la consommation d’eau et de vapeur, les besoins en produits chimiques, la production de déchets solides de tannerie, l’électricité, le mazout pour le générateur et la chaudière à vapeur. De plus, une analyse des propriétés physiques et chimiques des émissions d’eaux usées des différents procédés de cuirs a été réalisée. Les profils d’entrée et de sortie du FCL ont été comparés à ceux d’un cuir indien. Cette analyse montre que le FCL consomme deux fois plus d’eau que le cuir indien alors que la consommation d’électricité du cuir indien est presque deux fois supérieure à celle de son équivalent bangladais. Le cuir indien a une empreinte carbone significativement plus élevée (en termes d’émission d’équivalent CO₂), principalement en raison de la consommation d’électricité du réseau provenant de la production d’électricité à base de charbon. Les paramètres des eaux usées comme le chlorure, le Total Dissolved Solids (TDS) et le Total Solids (TS) pour le cuir indien sont respectivement plus de 4,5, 3 et 3 fois supérieurs aux émissions correspondantes du FCL de Bangladeshi. Cela pourrait être attribué à l’utilisation accrue de sels inorganiques dans le procédé. Malgré un apport similaire de composés de chrome pour les deux cuirs, l’émission de chrome total était légèrement plus élevée dans le cas du cuir indien, probablement en raison d’une absorption plus faible du chrome par le substrat. Le FCL bangladais utilise deux fois plus de (NH₄)₂SO₄ que l’Inde, ce qui peut être responsable de la charge de Biochemical Oxygen Demand (BOD) plus élevée dans les eaux usées. On peut également voir qu’une quantité importante d’intrants en cuir brut n’est pas convertie en cuir utilisable comme en témoigne la forte proportion de production de déchets solides (respectivement 70 % et 55 % pour le cuir bangladais FCL et le cuir indien). Cette étude met en évidence qu’il existe de grandes variations dans les flux de matériaux et d’énergie provenant de différentes tanneries. Comprendre ces variations est essentiel pour identifier les zones où les ressources peuvent être utilisées plus efficacement et de manière optimale dans le processus de fabrication du cuir.