تیمی از محققان دانشگاه دلاور در نیوآرک واقع در ایالت دلاور در حال بررسی فرایند جدیدی هستند که الیاف ترکیبی پوشاک را تجزیه کرده و بدون نیاز به سورتینگ یا جداسازی، آن ها را به اجزای قابل بازیافت و قابل استفاده مجدد تبدیل می کند.
به گزارش سرویس اطلاع‌رسانی نساجی امروز، سالانه در جهان کمتر از 0/5 درصد ضایعات نساجی پس از مصرف بازیافت می شوند و بیشتر آن ها یا سوزانده شده و یا راهی زمین های دفن زباله می شوند. بیشتر منسوجات مصرفی از ترکیبی از الیاف تهیه شده اند که به این دلیل و همچنین به دلیل وجودآلودگی ها فرایند بازیافت مکانیکی پیچیده می شود.
همین موضوع باعث شد تا تیم تحقیقاتی دانشگاه دلاور موفق به یافتن روشی جایگزین برای بازیافت لباس های مدرن و ایجاد یک سیستم حلقه بسته شود. جداسازی لباس های تهیه شده از ترکیبی از الیاف مصنوعی و طبیعی دشوار بوده و مانعی بر سر راه بازیافت آن ها به شمار می رود. بازیافت این منسوجات اغلب نیازمند این است که از قبل عملیات جداسازی صورت گیرد.
مطالعه محققان نشان دهنده تبدیل شیمیایی ضایعات نساجی ترکیبی پس از مصرف با استفاده از گلیکولیز به کمک امواج مایکروویو-مجموعه ای از واکنش ها که با شکستن گلوکز و تبدیل آن به دو ملکول سه کربنه به نام پیروات ها انرژی آن را استخراج می کند-و اکسید روی به عنوان کاتالیزور و سپس انحلال حلال می باشد.
ارا آندینی، مهندس شیمی از دانشگاه دلاور که سرپرستی تیم تحقیقاتی را بر عهده دارد از یک حلال استفاده کرده است که باعث شکسته شدن پیوندهای شیمیایی پارچه پلی استری شده و پنبه و نایلون را به صورت دست نخورده باقی می گذارد. آن ها برای سرعت بخشیدن به این فرایند از انرژی مایکروویو و اکسید روی به عنوان کاتالیزور استفاده کرده اند.
آن ها کار خود را با یک منسوج صددرصد پلی استری سفید، منسوج صددرصد پنبه ای سفید و تی شرت های حاوی ترکیب 50/50 پلی استر و پنبه سفید آغاز کردند. آندینی این منسوجات را به دلیل سهم بزرگ بازار آن ها که به ترتیب 54 و 22 درصد می باشد، انتخاب کرده است.
تیم تحقیقاتی فرایند گلیکولیز را در شرایط بهینه واکنش بر روی پارچه صددرصد پلی استری و صددرصد پنبه ای اجرا کرد. منسوج پلی استری دارای "فعالیت عالی" بوده و تبدیل 99 درصدی و بازده 90 درصدی Bis(2-هیدروکسی اتیل)ترفتالات(BHET) از خود نشان داده است. پنبه در طول فرایند گلیکولیز 8/7 درصد از جرم خود را از دست داده است.
پس از آن محققان آزمایشات وابسته به زمان را در دماهای مختلف بر روی تی شرت ها 50/50 درصد پنبه پلی استر انجام دادند تا متوجه تاثیر پنبه بر گلیکولیز پلی استر زمانی که به شدت در هم تنیده شده اند، شوند. تنها پلی استر که اغلب علاوه بر پنبه با اسپاندکس و نایلون نیز ترکیب می شد واکنش نشان داد و پنبه دست نخورده باقی ماند. افزایش دما باعث می شود تا فرایند کامل شدن پلیمریزاسیون پلی استر تسریع شود.
این روش با بهره گیری از انرژی امواج مایکروویو امکان پذیر شد ضمن این که امکان دی پلیمریزاسیون سریع پلی استر و اسپاندکس و تبدیل آن ها به مونومرهایشان در 15 دقیقه فراهم گشت. استفاده از اسید فرمیک 90 درصد به عنوان حلال در دمای اتاق باعث جداسازی پنبه و نایلون می شود. نایلون به دلیل دارا بودن پیوندهای هیدروژنی قوی بین گروه های آمید به سختی قابل حل است اما اسید فرمیک 90 درصد تنها حلال شناخته شده ای می باشد که در دمای اتاق نایلون را در خود حل می کند و پنبه را دست نخورده باقی می گذارد.
محققان در آینده در مورد پتانسیل بازیافت پایدار بحث خواهند کرد و یک آنالیز فنی-اقتصادی از امکان پذیری اقتصادی این فرایند خواهند داشت.
با این حال برایان وت، مهندس شیمی از دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا که در این مطالعه نقشی نداشت گفت که انجام این فرایند در مقیاس وسیع می تواند مشکل باشد چون حلال مورد استفاده برای تجزیه پلی استر گران قیمت بوده و بازیابی آن پس از استفاده دشوار است. آندینی اضافه کرد که هرچند BHET به آسانی قابل بازیافت می باشد اما این که با الیاف باقیمانده چه باید کرد چندان واضح نیست.
او گفت: "ما مهندس شیمی هستیم و بنابراین به این فرایند به صورت کلی نگاه می کنیم. خوشبختانه به محض این که بتوانیم اجزای خالصی را از هر قسمت به دست آوریم قادر به تبدیل دوباره آن به نخ و تولید پارچه از آن خواهیم بود."
آندینی برای تجاری سازی فرایند جدید یک نقشه تجاری را توسعه خواهد داد و در نتیجه امیدوار است که استارتاپی را تاسیس کند که روش بازیافت پارچه او را از مرحله آزمایشگاهی خارج کرده و وارد مرحله عرضه جهانی کند.