Chrome-tanned solid waste generated in large quantities by the leather industry poses a major threat not only to the environment, but also to living organisms including humans because of its potential toxicity. The crucial issue determining viable industrial processing and valorisation of this waste is the process economy. In this work, a mathematical model that enables technological simulation of complete process for chrome shavings utilization by alkali-enzymatic hydrolysis was developed and incorporated into an economic optimization model. The model includes experimentally verified quantitative description of the dependence of reaction rate on enzyme concentration, an important factor which so far has not been addressed in this context. The simulation calculation showed that the enzyme optimal concentration usually lies in a relatively narrow area between 0.2 and 0.4 % wt. of the feedstock dry matter at standard reaction conditions. Such optimization can save considerable portion of the processing costs – as much as 43 % at given calculation parameters – and improve the plant capacity and annual profit leading to the reduction of payback period from initial 4.7 years to final 1.5 year. The results obtained through this engineering approach are valuable not only for the processing plant operation, but also for the overall process design including the design of process control algorithms, and therefore are applicable and adjustable for a wide range of cases, from individual waste producers to centralized leather waste processing.

皮革工业大量产生的铬鞣固体废物不仅对环境构成重大威胁，而且由于其潜在的毒性，对包括人类在内的生物体也构成重大威胁。决定这种废物的可行工业加工和价值化的关键问题是过程经济性。在这项工作中，开发了一个数学模型，可以对碱酶水解利用铬屑的完整过程进行技术模拟，并将其纳入经济优化模型。该模型包括对反应速率对酶浓度的依赖性的实验验证的定量描述，这是迄今为止在这方面尚未解决的一个重要因素。模拟计算表明，酶的最佳浓度通常位于 0.2 至 0.4 % wt 之间的相对狭窄区域。在标准反应条件下的原料干物质。这种优化可以节省相当一部分的加工成本——在给定的计算参数下高达 43%——并提高工厂产能和年利润，从而将投资回收期从最初的 4.7 年缩短到最终的 1.5 年。通过这种工程方法获得的结果不仅对加工厂的操作很有价值，而且对包括过程控制算法设计在内的整体过程设计也很有价值，因此适用于各种情况，从个体废物生产者到皮革废料集中处理。在标准反应条件下的原料干物质。这种优化可以节省相当一部分的加工成本——在给定的计算参数下高达 43%——并提高工厂产能和年利润，从而将投资回收期从最初的 4.7 年缩短到最终的 1.5 年。通过这种工程方法获得的结果不仅对加工厂的操作很有价值，而且对包括过程控制算法设计在内的整体过程设计也很有价值，因此适用于各种情况，从个体废物生产者到皮革废料集中处理。在标准反应条件下的原料干物质。这种优化可以节省相当一部分的加工成本——在给定的计算参数下高达 43%——并提高工厂产能和年利润，从而将投资回收期从最初的 4.7 年缩短到最终的 1.5 年。通过这种工程方法获得的结果不仅对加工厂的操作很有价值，而且对包括过程控制算法设计在内的整体过程设计也很有价值，因此适用于各种情况，从个体废物生产者到皮革废料集中处理。这种优化可以节省相当一部分的加工成本——在给定的计算参数下高达 43%——并提高工厂产能和年利润，从而将投资回收期从最初的 4.7 年缩短到最终的 1.5 年。通过这种工程方法获得的结果不仅对加工厂的操作很有价值，而且对包括过程控制算法设计在内的整体过程设计也很有价值，因此适用于各种情况，从个体废物生产者到皮革废料集中处理。这种优化可以节省相当一部分的加工成本——在给定的计算参数下高达 43%——并提高工厂产能和年利润，从而将投资回收期从最初的 4.7 年缩短到最终的 1.5 年。通过这种工程方法获得的结果不仅对加工厂的操作很有价值，而且对包括过程控制算法设计在内的整体过程设计也很有价值，因此适用于各种情况，从个体废物生产者到皮革废料集中处理。