一种新的化学回收策略将聚酯和氨纶分解成有用的单体,同时保持棉花和尼龙完好无损,随时可以再利用。这种方法可以提供一种增加回收纺织品废料数量的方法,同时最大限度地减少对分类和分离过程的需求。
每年大约有1000亿件衣服售出。自世纪之交以来,“快时尚”趋势见证了纺织品生产的激增。但是,低成本服装的生产和短寿命对环境造成了严重影响。
美国特拉华大学的埃尔哈·安迪尼说:“快时尚增加了浪费,因为衣服被丢弃得更快,全球每年约有9200万吨纺织品垃圾。”
目前,只有不到1%的垃圾被回收利用,其中大多数最终被填埋或焚烧。这是因为尽管存在机械和化学回收技术,但大多数衣物含有复杂的纤维和添加剂混合物,很难分离和分类。澳大利亚皇家墨尔本理工大学(RMIT University)的时尚和纺织品专家爱丽丝?佩恩(Alice Payne)说:“分离不同的面料需要拆解设计成永久的缝线。”她补充说,这些挑战需要大量的劳动力和物流来解决,而收益却相对较低。
现在,Andini和她在美国的同事们展示了如何将一种简单快速的化学回收方法应用于混合纺织品中最常见的成分。该技术使用微波辅助糖酵解和氧化锌催化剂来分离混合废物流中的聚酯、棉花、尼龙和氨纶。

催化过程将聚酯和氨纶分解成有用的单体,同时分离出完整的棉花和尼龙
该团队首先将催化条件应用于聚酯和棉花的纯样品,因为这是市场上最畅销的纤维。研究人员发现,聚酯降解成单体,其中90%是双(2-羟乙基)对苯二甲酸乙酯(BHET),这是纱线、树脂和长丝的有用成分。棉花经历了约8%的大规模损失,但其他方面保持不变。然后,研究小组在不同温度和时间下对涤纶和棉的50:50混合制成的t恤进行了同样的技术。更高的温度加速了聚酯的分解,在210°C的温度下,在不到15分钟的时间内完全解聚。
由于真正的纺织废料多种多样,含有许多添加剂和杂质,研究小组随后在含有各种染料和整理剂的纺织品上测试了这一工艺。这降低了BHET的产率,表明添加剂会阻碍氧化锌催化剂的活性。
最后,研究小组研究了含有其他常见纺织纤维的混合物。当研究人员处理90%尼龙/10%氨纶混合物时,尼龙的结构保持不变。然而,氨纶分解成单体,包括4,4 ' -亚甲二苯胺,这是聚氨酯泡沫和玻璃纤维塑料的关键成分。
当将该工艺应用于含有聚酯、棉花、氨纶和尼龙的混合物时,该团队能够将聚酯和氨纶解聚,同时分离完整的棉花和尼龙。

目前只有1%的纺织废料被回收利用。通过从混合废物流中回收有用的产品,安迪尼的团队希望使这些产品的回收变得更容易
英国约克大学的绿色化学专家詹姆斯·克拉克说:“我们需要更多这样的研究,认识到现代纺织品的内在复杂性,并开发出回收利用它们的增值过程。”他补充说:“以一种目前尚未使用的方式将已知方法组合在一起是至关重要的,因为这种方法应该比创造新方法对工业界更有吸引力。”
安迪尼说:“使用微波辅助糖酵解混合纺织品的解聚过程的可扩展性是有希望的,但也存在挑战。”她补充说:“这些包括管理染料和整理的影响,确保经济可行性和优化各种纺织品成分的反应条件。”
该团队表示,他们的工艺的改进版本可以使全球88%的纺织品得到回收利用。但克拉克认为,真正的障碍将是这些方法的广泛采用。他说:“一旦这些方法得到证实,就会有更多的方法跟进,我们的目标是将废弃纺织品在材料和分子水平上的增值纳入纺织品市场。”
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