15-минутная реакция превращает старую одежду в полезные молекулы

Быстрая мода ежегодно создает миллионы тонн отходов — может ли умная химия помочь решить эту проблему?

Исследователи разработали технологию химической обработки, которая позволяет разлагать ткани на пригодные для повторного использования молекулы, даже если они содержат смесь материалов.

Процесс, описанный в статье Science Advances 3 июля 1 года, показывает, что химическая переработка может дать старому текстилю новую жизнь. Если масштабировать, это может помочь справиться с растущей горой отходов, производимых индустрией моды, говорит соавтор исследования Дионисиос Влахос, инженер из Университета Делавэра в Ньюарке.

По оценкам, менее 1% текстиля перерабатывается, а почти три четверти использованной одежды сжигается или выбрасывается на свалку. «Примерно треть или даже больше микропластика, который попадает в океан», поступает из одежды, говорит Влахос. «Наша способность разрабатывать технологии, чтобы иметь возможность обрабатывать все эти отходы и удалять их из окружающей среды, свалок и океанов, очень важна».

Мириам Рибул, которая исследует устойчивые материалы в Центре циркулярности текстиля UKRI, говорит, что, хотя переработку следует рассматривать как крайнюю меру после ремонта и повторного использования старой одежды, отрасль приветствовала бы «инвестиции в эти новые процессы и технологии, чтобы иметь возможность масштабировать деятельность».

Сложный текстиль

Большая часть переработки предполагает физическое разделение отходов на сырье, но этот подход имеет недостатки, когда дело касается текстиля. Многие ткани изготавливаются из смеси материалов, например, хлопка, смешанного с синтетическими волокнами, такими как полиэстер. Механические методы переработки с трудом разделяют многоволоконный текстиль на продукты, которые можно использовать повторно. «Качество того, что вы получаете, снижается», — говорит Влахос.

Вместо этого исследователи обратились к химической переработке, чтобы разбить некоторые синтетические компоненты тканей на повторно используемые строительные блоки. Они использовали химическую реакцию, называемую микроволновым гликолизом, которая может разбить большие цепи молекул — полимеров — на более мелкие единицы с помощью тепла и катализатора. Они использовали это для обработки тканей с различным составом, включая 100% полиэстер и 50/50 поликоттон, который состоит из полиэстера и хлопка.

Для чистой полиэфирной ткани реакция преобразовала 90% полиэстера в молекулу под названием BHET, которую можно напрямую перерабатывать для создания большего количества полиэфирных тканей. Исследователи обнаружили, что реакция не влияет на хлопок, поэтому в полиэфирно-хлопковых тканях можно как разложить полиэстер, так и восстановить хлопок. Что особенно важно, команда смогла оптимизировать условия реакции, так что процесс занял всего 15 минут, что сделало его чрезвычайно экономически эффективным. «Обычно для разложения этих вещей требуются дни. Поэтому, переходя от дней к нескольким минутам, я думаю, что это серьезное обновление», — говорит Влахос. В конце концов, он говорит: «Я думаю, что мы действительно можем перейти к секундам».

Масштабирование

Исследование также изучало, как другие комбинации материалов реагируют на процесс реакции. Результаты были хорошими, даже когда текстиль содержал неизвестные пропорции волокон, включая хлопок, полиэстер, нейлон или спандекс . Спандекс распался на полезную молекулу под названием MDA, а нейлон, как и хлопок, можно было извлечь нетронутым. Однако некоторые полиэфирные материалы давали пониженные уровни BHET, включая окрашенные ткани и те, которые были обработаны для устойчивости к ультрафиолетовому излучению или огню. Группа предполагает, что необходимы дальнейшие исследования для оптимизации условий для таких материалов.

В ходе анализа, проведенного в рамках своего исследования, Влахос и его коллеги подсчитали, что при дальнейшем развитии 88% одежды во всем мире можно будет перерабатывать .

«У нас есть простой процесс, который мы можем масштабировать для обработки больших объемов одежды», — говорит Влахос. «Мы очень оптимистично настроены, что это действительно можно будет внедрить в реальный мир».

Источник: https://www.nature.com/articles/d41586-024-02210-1