ثورة في إعادة تدوير الملابس.. مذيب جديد يفصل القطن عن البوليستر بسهولة

تتنامى خزانات الملابس الحديثة بوتيرة غير مسبوقة مقارنة بالعقود السابقة، تجاوز الإنتاج العالمي للألياف الآن 100 مليون طن سنويًا، مدفوعًا بدورات إنتاج سريعة وقصر عمر الملابس.

يزداد إنتاج البوليستر بسرعة، بينما يظل القطن ثاني أكبر مساهم في التدفق النسيجي.

يؤدي هذا التوسع إلى إنتاج كميات هائلة من النفايات المختلطة، بما في ذلك الأقمشة المدمجة التي يصعب فصلها.

تُجهد عادات التخلص القديمة النظم البيئية، ويستمر الضغط لإيجاد حلول مستدامة.

استكشف فريق بحثي في TU Wien مسارًا جديدًا لفصل الأقمشة لإعادة التدوير.

البوليستر والحاجة لإعادة التدوير

تأتي نسبة كبيرة من النفايات العالمية الآن من الأقمشة المحتوية على ألياف البوليستر والقطن المدمجة.

يوفر البوليستر القوة والمتانة، بينما يمنح القطن النعومة والراحة. تجمع الأقمشة المختلطة بين هذه الخصائص، ما يجعلها مرغوبة في الملابس عالية الأداء.

عند التخلص منها، تعيق الألياف المختلطة تقدم إعادة التدوير، إذ أن إزالة أحد المكونات غالبًا ما تضر بالآخر. لا يمكن للقوى الميكانيكية فصل الألياف، كما أن المذيبات القاسية تضر بالمواد المفيدة.

تظل الطرق البيولوجية اللطيفة ممكنة، لكنها تكسر سلاسل البوليمر وتقلل جودة المواد. استمر البحث عن مذيب فعال ولطيف لعقود دون تقدم كبير.

مفهوم جديد لإعادة التدوير

ظهرت طريقة واعدة من خلال مادتين مألوفتين: المنثول وحمض البنزويك، يظلان صلبين عند درجة الحرارة العادية، لكنهما يشكلان مزيجًا سائلاً عند التسخين، ينتمي إلى فئة المذيبات الإيوتكتية العميقة.

قال أندرياس بارتل، المؤلف المشارك للدراسة: “قد يكون مفاجئًا في البداية أن كلا المنثول وحمض البنزويك صلبان في درجة حرارة الغرفة. لكن معًا يشكلان مذيبًا سائلًا جديدًا، قويًا وغير سام وسهل التحضير، مع نطاق واسع من التطبيقات الممكنة”.

الدراسة كاملة منشورة في  مجلة Waste Management.

خضع عينة من أغطية سرير مستعملة تحتوي على البوليستر والقطن لاختبارات دقيقة. أظهر التحليل أن نسب الألياف متساوية تقري، عند تسخين المذيب بلطف، تحول إلى سائل شفاف قادر على إذابة البوليستر مع ترك القطن دون ضرر.

أصل المواد العضوية، انخفاض السمية، وسهولة التحضير تجعل هذا المزيج متفردًا مقارنة بالأنظمة الكيميائية التقليدية.

الفصل في دقائق

وصل المذيب لأقصى فعالية عند تسخينه إلى 216 درجة مئوية. ذاب البوليستر خلال خمس دقائق موزعة على مرحلتين قصيرتين. بقي القطن سليماً.

أدى التبريد إلى ترسيب البوليستر مجددًا. أزالت عملية الترشيح والغسل أي بقايا للمذيب.

تم استرداد كامل القطن تقريبًا وكامل البوليستر تقريبًا. فُقد جزء قليل من البوليستر أثناء التجفيف والترشيح.

أظهرت التجارب عبر نطاق واسع من كميات السائل أداءً ثابتًا، حتى مع كميات مذيب محدودة. نسبة تقريبية واحدة إلى ثلاثين تضمن إزالة كاملة للبوليستر من المزيج.

الحفاظ على سلامة المواد

أظهرت الميكروسكوبية فروقًا واضحة بين ألياف البوليستر والقطن الأصلية. كانت ألياف البوليستر أسطوانية وناعمة، بينما أظهر القطن التواءات طبيعية وغير منتظمة.

بعد المعالجة، بقيت ألياف القطن دون تغيير. أكدت الدراسات الحرارية عدم تأثر خصائص المواد. كما بقيت ألياف البوليستر والقطن ضمن درجات الحرارة ونمط التحلل المعتاد.

أظهر التحليل الطيفي إزالة كاملة للبوليستر من القطن دون تكوين مركبات جديدة.

التحمل الميكانيكي

أثبتت الاختبارات الميكانيكية أن القطن المستعاد لا يزال مناسبًا لإنتاج الغزل، بينما يمكن للبوليستر إعادة تصنيعه إلى مواد حرارية بلاستيكية.

إعادة تدوير الأقمشة على نطاق واسع

يمكن استخدام القطن المستعاد في الغزل، الأقمشة غير المنسوجة، مواد العزل، وعمليات الخلايا النباتية. البوليستر المستعاد يمكن استخدامه في التغليف، الفلاتر، الألياف التقنية، وتصنيع الملابس.

تحدٍ وحيد هو ارتفاع درجة الحرارة المطلوبة لإذابة البوليستر بالكامل، مما يزيد استهلاك الطاقة. يجري البحث حاليًا لتحسين كفاءة الطاقة وإعادة استخدام المذيب.

المستقبل

يتطلب قطاع الأزياء المستدام حلولًا تحمي مصادر الألياف الطبيعية وسلاسل البوليمر الصناعية. يفتح المذيب الجديد من TU Wien طريقًا سريعًا لفصل الأقمشة المختلطة مع الحفاظ على جودتها، ما يمهد الطريق للاقتصاد الدائري في صناعة النسيج.