حل علمي لتقليل كمية الألياف الدقيقة المتساقطة عند غسل الملابس المصنوعة من أقمشة صناعية

في عالم غارق في الموضة السريعة- صناعة تنتج كميات كبيرة من الملابس الرخيصة بتكلفة هائلة على البيئة – أكثر من ثلثي الملابس الآن مصنوعة من الأقمشة الاصطناعية.

عند غسل الملابس المصنوعة من الأقمشة الاصطناعية، مثل النايلون والبوليستر والاكريليك والحرير الصناعي، في الغسالات، ينتج عن الاحتكاك الناجم عن دورات التنظيف تمزقات صغيرة في النسيج.

تتسبب هذه التمزقات بدورها في قطع ألياف بلاستيكية دقيقة يبلغ طولها أقل من 500 ميكرومتر وتشق طريقها إلى مصارف الغسيل لدخول الممرات المائية.

بمجرد أن ينتهي الأمر بالجسيمات البلاستيكية الدقيقة في المحيطات، وبحيرات وأنهار المياه العذبة، يصعب إزالة الجسيمات وستستغرق عقودًا أو أكثر لتتحلل بالكامل، يمكن أن يؤدي تراكم هذا الحطام في المسطحات المائية إلى تهديد الحياة البحرية.

يمكن أن يصبح أيضًا جزءًا من السلسلة الغذائية للإنسان من خلال وجوده في الطعام ومياه الصنبور، مع تأثيرات على صحة الإنسان لم تتضح بعد.

تبحث الحكومات في جميع أنحاء العالم عن طرق لتقليل التلوث الناتج عن غسل الأقمشة الاصطناعية.

أحد الأمثلة على ذلك هو فلاتر الغسالات، التي ظهرت كحل رئيسي لمنع الألياف البلاستيكية الدقيقة من دخول المجاري المائية.

صمم فريق من الباحثين، حلاً لتقليل كمية الألياف البلاستيكية الدقيقة التي تتساقط عند غسل الملابس المصنوعة من الأقمشة الاصطناعية.

قدم الأعضاء التشريعيون في أونتاريو، بكندا، مشروع قانون من شأنه أن يتطلب مرشحات في الغسالات الجديدة في المقاطعة.

البحث الذي تم في الهندسة بجامعة تورنتو، بقيادة البروفيسور كيفين جولوفين، حيث يقول: “عندما ننظر إلى ما تفعله الحكومات في جميع أنحاء العالم، لا يوجد اتجاه نحو منع تكوين الألياف البلاستيكية الدقيقة في المقام الأول، “يدفع بحثنا في اتجاه مختلف، حيث نحل المشكلة فعليًا بدلاً من وضع ضمادة على هذه المشكلة.”

طلاءًا من طبقتين

ابتكر جولوفين وفريقه طلاءًا من طبقتين مصنوعًا من فرش بوليديميثيل سيلوكسان (PDMS) ، وهي سلاسل بوليمر خطية مفردة تنمو من ركيزة لتشكيل طبقة سطحية نانوية.

أظهرت التجارب التي أجراها الفريق، أن هذا الطلاء يمكن أن يقلل بشكل كبير من تساقط الألياف الدقيقة لملابس النايلون بعد الغسيل المتكرر.

يشارك الباحثون النتائج التي توصلوا إليها في ورقة بحثية جديدة نُشرت في Nature Sustainability، يقول جولوفين: “يعمل مختبري مع هذا الطلاء على الأسطح الأخرى ، بما في ذلك الزجاج والمعادن، منذ بضع سنوات حتى الآن”، “إحدى الخصائص التي لاحظناها هي أنها زلقة تمامًا، مما يعني أنها منخفضة الاحتكاك.”

PDMS عبارة عن بوليمر عضوي قائم على السيليكون يوجد في العديد من المنتجات المنزلية، وجوده في الشامبو يجعل الشعر لامعا وزلقا، كما أنها تستخدم كمضافات غذائية في الزيوت لمنع السوائل من تكوين رغوة عند تعبئتها.

تقليل الاحتكاك

كان لدى الدكتور سوديب كومار لاهيري، مهندس نسيج، وباحث ما بعد الدكتوراه في مختبر جولوفين والمؤلف الرئيسي للدراسة، فكرة أنه إذا كان بإمكانهم تقليل الاحتكاك الذي يحدث أثناء دورات الغسيل بنهاية النسيج القائمة على PDMS ، فيمكن أن يمنع ذلك الألياف من الاحتكاك معًا والانفصال أثناء الغسيل.

كان أحد أكبر التحديات التي واجهها الباحثون أثناء دراستهم، هو ضمان بقاء فرش PDMS على القماش، لاهيري، طور أساسًا جزيئيًا بناءً على فهمه لأصباغ النسيج.

استنتج لاهيري، أن نوع الترابط المسؤول عن الحفاظ على الملابس المصبوغة ملونة بعد عمليات الغسيل المتكررة يمكن أن يعمل مع طلاء PDMS أيضًا.

لا يعمل البرايمر ولا فرش PDMS بشكل منفصل لتقليل تساقط الألياف البلاستيكية الدقيقة. لكنهما معًا، ابتكرتا لمسة نهائية قوية قللت من إطلاق الألياف الدقيقة بأكثر من 90٪ بعد تسع غسلات.

يقول جولوفين، الذي حصل على جائزة كونوت للباحث الجديد عن هذا العمل: “تعتبر فرش PDMS صديقة للبيئة لأنها غير مشتقة من البترول مثل العديد من البوليمرات المستخدمة اليوم”.

وأضاف “مع إضافة برايمر Sudip ، يكون طلاءنا قويًا بما يكفي للبقاء على الملابس والاستمرار في تقليل تساقط الألياف الدقيقة بمرور الوقت.”

نظرًا لأن PDMS مادة كارهة للماء (طاردة للماء) بشكل طبيعي، يعمل الباحثون حاليًا على جعل الطلاء محببًا للماء، بحيث تكون الأقمشة المطلية أكثر قدرة على التخلص من العرق. قام الفريق أيضًا بتوسيع نطاق البحث ليشمل ما هو أبعد من أقمشة النايلون، بما في ذلك مزيج البوليستر والنسيج الصناعي.

يقول جولوفين: “تُصنع العديد من المنسوجات من أنواع متعددة من الألياف”، “نحن نعمل على صياغة بنية البوليمر الصحيحة بحيث يمكن لطلاءنا أن يلتصق بشكل دائم بجميع تلك الألياف في وقت واحد.”

تابعنا على تطبيق نبض