研究人员开发了一种化学处理技术,可以将组织分解成可重复使用的分子,即使它们含有材料的混合物。

一合一科学进步7 月 3 日论文中描述的过程表明,化学回收可以为旧纺织品注入新的生命。该研究的合著者、特拉华大学纽瓦克分校的工程师迪奥尼西奥斯·弗拉乔斯 (Dionisios Vlachos) 表示,如果扩大规模,这可能有助于解决时装业产生的日益增加的废物问题。

据估计,只有不到 1% 的纺织品被回收利用,近四分之三的旧衣服最终被焚烧或填埋。 “最终进入海洋的微塑料中有三分之一或更多来自衣服,”弗拉乔斯说。 “我们开发技术来处理所有这些废物并将其从环境、垃圾填埋场和海洋中清除的能力非常重要。”

在 UKRI 纺织品循环中心研究可持续材料的米里亚姆·里布尔 (Miriam Ribul) 表示,尽管回收应被视为旧衣服修复和再利用后的最后手段,但该行业“欢迎对这些新工艺和技术进行投资以扩大规模”。

困难纺织品

许多回收利用都涉及将废物物理分离成原材料,但这种方法在加工纺织品时存在弱点。许多织物是由混合材料制成的,例如棉与聚酯等合成纤维的混合。机械回收技术很难将多纤维纺织品分离成可重复使用的产品。 “你得到的东西的质量下降了,”弗拉科斯说。

研究人员转而采用化学回收方法,将组织的一些合成成分分解成可重复使用的构件。他们使用了一种称为微波辅助糖酵解的化学反应,该反应可以利用热量和催化剂将大分子链(聚合物)分解成更小的单元。他们用它来加工各种成分的织物,包括 100% 聚酯纤维和由聚酯纤维和棉制成的 50/50 聚棉纤维。

对于纯聚酯织物,该反应将90%的聚酯转化为一种名为BHET的分子,该分子可以直接回收以制造更多的聚酯织物。研究人员发现,该反应不会影响棉花,因此对于涤棉织物来说,可以分解聚酯并回收棉花。至关重要的是,该团队能够优化反应条件,使整个过程仅需 15 分钟,极具成本效益。 “通常这些东西需要几天的时间才能分解。因此,从几天到几分钟,我认为这是一项重要的创新,”弗拉乔斯说。最后他说:“我想我们实际上可以在几秒钟内离开。”

扩张

该研究还研究了其他材料组合如何响应反应过程。即使纺织品中含有未知数量的纤维(如棉、聚酯、尼龙或氨纶),结果也很好。氨纶分解成一种称为丙二醛(MDA)的有用分子,而尼龙则像棉花一样可以完整地提取出来。然而,一些聚酯织物产生的 BHET 量减少,包括染色织物和经过抗紫外线或防火处理的织物。该团队建议需要进一步研究来优化此类材料的条件。

在作为研究一部分的分析中,Vlachos 和他的同事估计,随着进一步发展,世界上 88% 的服装可以回收利用。

“我们有一个简单的流程,可以扩展以处理大量服装,”Vlachos 说。 “我们非常乐观地认为这实际上可以成为现实。”