Переработка хлопка в новую ткань

Многие из нас пытаются переработать наши старые текстильные изделия, но мало кто знает, что на самом деле их очень трудно использовать повторно, и они все равно часто попадают на свалки. Теперь ученые из Лундского университета в Швеции разработали метод преобразования хлопка в сахар, который, в свою очередь, можно превратить в ценные продукты, включая спандекс, нейлон и этанол.

Отходы текстиля

По оценкам, ежегодно в мире выбрасывается 25 миллионов тонн хлопчатобумажных тканей. Если сложить различные типы, то в общей сложности будет выброшено 100 миллионов тонн текстиля. В Швеции большая часть материала идет прямо в мусоросжигательную печь и становится централизованным теплоснабжением. В других местах еще хуже, так как старая одежда обычно оказывается на свалках.

«Учитывая, что хлопок является возобновляемым ресурсом, он не особенно энергоэффективен», — говорит Эдвин Руут, исследователь в области химического машиностроения из Лундского университета.

«Некоторые ткани все еще имеют такие прочные волокна, что их можно использовать повторно. Это делается сегодня и может быть сделано еще больше в будущем. Но во многих выбрасываемых тканях волокна слишком короткие для повторного использования, и рано или поздно все хлопковые волокна становятся слишком короткими для процесса, известного как регенерация волокон».

Там, где работает Эдвин Руут, на кафедре химического машиностроения в Лунде, накоплено много знаний об использовании микроорганизмов и ферментов, среди прочего, для преобразования «более жестких» углеводов в биомассе в более простые молекулы. Это означает, что все, от биологических отходов и черного щелока до соломы и древесной щепы, может стать биоэтанолом, биогазом и химикатами.

Теперь исследователям также удалось расщепить растительное волокно хлопка — целлюлозу — на более мелкие компоненты. Однако на этот раз никакие микроорганизмы или ферменты не участвуют; вместо этого процесс включает замачивание тканей в серной кислоте. В результате получается прозрачный темный сахарный раствор янтарного цвета.

«Секрет в том, чтобы найти правильное сочетание температуры и концентрации серной кислоты», — объясняет Руут, который дорабатывал «рецепт» вместе с докторантом Мигелем Санчис-Себастией и профессором Олой Вальберг.

По словам Руута, глюкоза — очень гибкая молекула, и у нее много потенциальных применений.

«Наш план состоит в том, чтобы производить химические вещества, которые, в свою очередь, могут стать различными типами текстиля, включая спандекс и нейлон. Альтернативным применением может быть производство этанола».

Из обычного листа они извлекают пять литров раствора сахара, причем каждый литр содержит эквивалент 33 кубиков сахара. Однако вы не можете превратить жидкость в безалкогольный напиток, так как она также содержит едкую серную кислоту.

Одной из задач является преодоление сложной структуры хлопковой целлюлозы.

«Что делает хлопок уникальным, так это то, что его целлюлоза имеет высокую степень кристалличности. Это затрудняет разрушение химических веществ и повторное использование их компонентов. Кроме того, есть много веществ для обработки поверхности, красителей и других загрязняющих веществ, которые необходимо удалить. И конструктивно махровое полотенце и пара старых джинсов очень разные», — говорит Руут.

«Таким образом, найти правильную концентрацию кислоты, правильное количество стадий обработки и температуру — очень деликатный процесс».

Гидролиз чистого хлопка

Концепция гидролиза чистого хлопка сама по себе не нова, объясняет Руут; он был обнаружен в 1800-х годах. Трудность заключалась в том, чтобы сделать этот процесс эффективным, экономически жизнеспособным и привлекательным.

«Многие люди, которые пытались, в конечном итоге не использовали большую часть хлопка, в то время как другие добились большего, но за счет неустойчивых затрат и воздействия на окружающую среду», — говорит Руут.

• Когда год назад он начал производить глюкозу из тканей, отдача составила жалкие три-четыре процента. Теперь он и его коллеги достигли целых 90 процентов.
• Как только формулировка рецепта будет завершена, он будет относительно простым и дешевым в использовании.
• Однако, чтобы процесс стал реальностью, логистика должна работать. В настоящее время не существует установленного способа управления и сортировки различных текстильных изделий, которые не отправляются в обычные пункты сдачи одежды.

К счастью, в настоящее время в Мальмё строится центр утилизации, не похожий ни на один другой в мире, где одежда сортируется автоматически с помощью датчика. Часть одежды будет передана в дар, тряпки можно использовать в промышленности, а ткани с достаточно грубыми волокнами могут стать новыми тканями. Остальное пойдет на теплоснабжение.

Будем надеяться, что доля тканей, идущих на централизованное теплоснабжение, будет значительно меньше, как только технология Лунда будет внедрена.

Источник

Метки: Устойчивость