του Ευάγγελου Λούρη
H Erha Andini μαζί με ερευνητική ομάδα υπό τον καθηγητή Διονύσιο Βλάχο του Πανεπιστημίου του Delaware δημοσίευσε πρόσφατα μια νέα μέθοδο ανακύκλωσης σύμμεικτων κλωστοϋφαντουργικών προϊόντων που περιέχουν ίνες βαμβακιού, πολυεστέρα, ελαστάνης (elastane/spandex) και νάυλον.
Η μέθοδος βασίζεται στην αποικοδόμηση του πολυεστέρα και της ελαστάνης μέσω γλυκόλυσης με τη χρήση αιθυλενογλυκόλης (EG), οξειδίου του ψευδαργύρου (ZnO) ως καταλύτη και ταχεία θέρμανση με τη βοήθεια μικροκυμάτων. Μετά την ανάκτηση του προϊόντος της γλυκόλυσης BHET [τερεφθαλικού δις(2-υδροξυαιθυλεστέρα)], που αποτελεί πρώτη ύλη για επαναπολυμερισμό σε πολυεστέρα, ακολουθεί απλή διαδικασία διάλυσης του νάυλον με τη χρήση μυρμηκικού οξέος ώστε να διαχωριστούν και να ληφθούν καθαρές οι ίνες βαμβακιού.
Σύμφωνα με τους ερευνητές, το στάδιο της γλυκόλυσης διαρκεί 15 λεπτά, ενώ η συνολική μέθοδος οδηγεί σε ανάκτηση υλικών υψηλής καθαρότητας που μπορούν εύκολα να επαναχρησιμοποιηθούν στη βιομηχανία.
Το βαμβάκι εμφανίζει υψηλή αντοχή στη γλυκόλυση και παρουσιάζει απώλεια μάζας της τάξεως του 7,8%. Πειράματα γλυκόλυσης σε 100% βαμβακερές ίνες, με και χωρίς καταλύτη, έδειξαν ότι η απώλεια μάζας οφείλεται στην απώλεια υγρασίας (~5%) και την ελαφρά αποικοδόμηση της κυτταρίνης λόγω παρατεταμένης θέρμανσης και όχι λόγω της δράσης του καταλύτη.
Όπως είναι αναμενόμενο, η απόδοση της διαδικασίας γλυκόλυσης στην παραγωγή BHET είναι χαμηλότερη για τις βαμμένες ίνες σε σχέση με τις άβαφες. Τα χρώματα διασποράς, που χρησιμοποιούνται για τη βαφή του πολυεστέρα, συνδέονται με τις ίνες με δυνάμεις van der Waals και δεσμούς υδρογόνου που λειτουργούν ανταγωνιστικά και μειώνουν τη δράση του καταλύτη. Αυτό συνεπάγεται ότι για τα χρωματιστά υφάσματα απαιτούνται μεγαλύτεροι χρόνοι αντίδρασης που ενδεχομένως μειώνουν σε κρίσιμο βαθμό την οικονομική σκοπιμότητα της μεθόδου. Παρόλα αυτά το διάλυμα -προϊόν- της γλυκόλυσης είναι πλούσιο σε χρωστικές, οι οποίες θα μπορούσαν να ανακυκλωθούν προσθέτοντας επιπλέον οικονομικό όφελος.
Τα υφάσματα που έχουν υποστεί επεξεργασία φινιρίσματος με αντιμικροβιακά, αντιστατικά και αδιαβροχοποιητικά υλικά παρουσιάζουν παρόμοια συμπεριφορά με τα βαμμένα υφάσματα απαιτώντας μεγαλύτερους χρόνους γλυκόλυσης. Φινιρίσματα για αντοχή στην υπεριώδη ακτινοβολία και τη φωτιά επηρεάζουν αρνητικά τη γλυκόλυση και αποτελούν εμπόδια που για να ξεπεραστούν χρειάζεται περαιτέρω έρευνα. Προφανώς, η έρευνα σε θέματα ανακύκλωσης πρέπει να είναι αμφίπλευρη και να εμπλέκει τόσο τους ερευνητές που προσπαθούν να αναπτύξουν νέες αποτελεσματικότερες μεθόδους, όσο και τους παραγωγούς υλικών που πρέπει να τροποποιούν τα προϊόντα τους ώστε να είναι συμβατά με τις νέες μεθόδους.
Παγκοσμίως, λιγότερο από το 0,5% των κλωστοϋφαντουργικών απορριμμάτων ανακυκλώνεται, με την πλειοψηφία να αποτεφρώνεται ή να καταλήγει σε χωματερές. Ένα από τα μεγαλύτερα προβλήματα που εμποδίζουν τη μαζική ανακύκλωση κλωστοϋφαντουργικών απορριμμάτων είναι ή μίξη διαφορετικών υλικών στο ίδιο ύφασμα. Οι μέχρι σήμερα επικρατούσες μέθοδοι βασίζονται στον μηχανικό διαχωρισμό των υλικών πριν αυτά προχωρήσουν σε ανακύκλωση, αλλά στην πράξη είναι δύσκολο και σε κάποιες περιπτώσεις αδύνατο να επιτευχθεί ο διαχωρισμός. Η μέθοδος του χημικού διαχωρισμού που παρουσίασε η ερευνητική ομάδα του πανεπιστημίου του Delaware, αποτελεί μια ελπιδοφόρο εναλλακτική προσέγγιση στο πρόβλημα ανακύκλωσης κλωστοϋφαντουργικών απορριμμάτων και κατά πάσα πιθανότητα θα ανοίξει το δρόμο σε τεχνολογικές εξελίξεις που θα επιτρέψουν τη μαζική ανακύκλωση σύμμεικτων προϊόντων.
Θα πρέπει να σημειωθεί ότι τόσο το Πανεπιστήμιο όσο και κομητεία του Delaware εμφανίζουν αξιοσημείωτη δράση στο πεδίο της ανακύκλωσης.
Σύνδεσμοι:
https://www.science.org/doi/epdf/10.1126/sciadv.ado6827