Wenn Sie in Ihren Lauftights im Wald joggen gehen, ist Elasthan der Grund dafür, dass sie Ihnen so bequem sitzen. Elasthan ist ein elastisches Material, das es dem Stoff ermöglicht, sich zu dehnen und sich Ihrem Körper anzupassen.
Wenn Elastanfasern jedoch mit Baumwolle, Wolle, Nylon oder anderen Fasern vermischt werden, wie es heutzutage bei vielen Kleidungsstücken der Fall ist, ist es nahezu unmöglich, die Kleidung zu recyceln. Es ist äußerst schwierig, die verschiedenen Fasern zu trennen, und daher können die Materialien in der Kleidung nicht recycelt werden.
Aus diesem Grund gehören Kleidung und andere Textilien zu den Materialien, die wir am schlechtesten recyceln können. Nur etwa 6 % der von dänischen Haushalten weggeworfenen Kleidung wird recycelt. Im Vergleich dazu werden in Dänemark 32 % aller Kunststoffverpackungen recycelt.
Aber das könnte sich ändern, sagt Assistenzprofessor Steffan Kvist Kristensen vom Interdisciplinary Nanoscience Center der Universität Aarhus. Zusammen mit mehreren Kollegen steht er hinter einer neuen Technologie, mit der Fasern in Mischgeweben abgetrennt werden können. Die Arbeit ist veröffentlicht im Tagebuch Grüne Chemie.
„Wir haben eine Methode entwickelt, um Elastan vollständig aus Nylon zu entfernen. Bei Baumwolle sind wir noch nicht ganz am Ziel, weil dabei einige der Baumwollfasern abgebaut werden. Aber wir glauben, dass wir mit ein paar kleinen Anpassungen eine Lösung finden können.“ dieses Problem“, sagt er und fährt fort:
„Mit anderen Worten: Wir können den Stoff zerlegen, sodass wir in Zukunft weitaus mehr Textilien recyceln können.“
Kleidung in einem großen Schnellkochtopf erhitzen
Es ist nicht einfach, Elasthan und andere Fasern zu trennen, wenn sie einmal miteinander verwoben sind. Bei der Herstellung von Kleidung werden die Hauptfasern wie Nylon oder Baumwolle um die Elastanfasern gewickelt, die aus langen Molekülketten bestehen.
Die Fasern brechen nur dann auseinander, wenn wir die langen Molekülketten aufbrechen, erklärt Steffan Kvist Kristensen. „Die vielen Glieder in der Elastankette sind durch ein kleines Molekül namens Diamin miteinander verbunden. Durch Erhitzen der Kleidung auf 225 Grad Celsius und Zugabe eines bestimmten Alkohols haben wir eine Methode gefunden, die Bindungen im Elastan aufzubrechen. Wenn dies geschieht, Die Ketten zerfallen und die Materialien trennen sich.
„Der gesamte Prozess findet praktisch in einem großen Schnellkochtopf statt, in den wir die Textilien geben. Anschließend fügen wir etwas Alkohol und etwas Base hinzu und erhitzen es. Dann lassen wir es etwas mehr als vier Stunden lang kochen, und wenn wir… Öffnen Sie den Deckel erneut, die verschiedenen Fasern sind getrennt.
Im Zweiten Weltkrieg erfunden
Als die Japaner am 7. Dezember 1941 Pearl Harbor angriffen, verloren die Vereinigten Staaten nicht nur mehrere tausend Soldaten, Hunderte von Flugzeugen und viele ihrer größten Kriegsschiffe. Das Land verlor außerdem den Zugang zu etwa 90 Prozent des Naturkautschuks, von dem es so abhängig war. Deshalb begannen sie, wie die Deutschen, mit der Produktion von synthetischem Kautschuk.
Nach dem Krieg führte die Produktion von synthetischem Kautschuk zur Entdeckung einer Reihe daraus abgeleiteter synthetischer Fasern, die in Textilien verwendet werden konnten. Eine dieser Fasern war Elastan.
Im Jahr 1958 erfand der Chemiker Joseph Shivers Elastan, oder Spandex, wie es in den USA auch oft genannt wird. Seitdem findet Elasthan in immer mehr unserer Kleidungsstücke Einzug.
Die geheime Zutat ist Abflussreiniger
Da die meisten Fasern in der Kleidung recycelbar sein müssen, ist der Einsatz aggressiver Chemikalien für Steffan Kvist Kristensen und seine Kollegen keine Option. Stattdessen verwenden sie Alkohol und fügen eine Kaliumhydroxidbase hinzu.
„Kaliumhydroxid ist einer der Hauptbestandteile gewöhnlicher Abflussreiniger. Wir haben herausgefunden, dass die Zugabe dieses Kaliumhydroxids den Prozess beschleunigt. Es erhöht lediglich die Geschwindigkeit der chemischen Reaktion“, sagt er.
Er weiß nicht genau, warum das passiert, aber es bricht die Bindung im Elasthan.
„Wir sind uns ziemlich sicher, dass Kaliumhydroxid die Reaktivität unseres Alkohols erhöht. Entweder das, oder die Bindungen werden durch das Kaliumhydroxid leicht aufgebrochen, sodass es für den Alkohol einfacher ist, sie vollständig aufzubrechen“, sagt er.
Hofft, dass die Bekleidungsindustrie die Technologie annimmt
Bisher haben Steffan Kvist Kristensen und seine Kollegen nur mit zwei Nylonstrümpfen gleichzeitig experimentiert. Die Technologie ist daher noch nicht reif für die Umsetzung im industriellen Maßstab. Dies erfordert die Fähigkeit, viel größere Mengen an Kleidung zu zerlegen.
„Aufgrund der Einschränkungen unserer Ausrüstung können wir die Dinge nur geringfügig vergrößern. Es liegt also an der Industrie, die Technologie anzunehmen und sie ernsthaft zu erweitern“, sagt er.
Allerdings verfügt Dänemark laut Steffan Kvist Kristensen derzeit nicht über die Möglichkeiten, die Technologie in großem Maßstab zu nutzen. Dafür müssen Sie südlich der Grenze suchen. „Die chemische Industrie in Dänemark ist klein, aber Deutschland verfügt über einige der größten Anlagen der Welt. Sie werden höchstwahrscheinlich in der Lage sein, mit unserer Methode große Mengen an Fasern aus elastanhaltiger Kleidung zu recyceln.“
„Wenn uns das gelingen soll, müssen wir die großen Chemiefabriken mit ins Boot holen. Aber sie müssen ein Geschäftsmodell darin sehen, recycelte Materialien zu kaufen und sie für die Produktion neuer Fasern zu verwenden. Wenn nicht, dann die Technologie.“ wird niemals abheben.
Mehr Informationen:
Martin B. Johansen et al., Selektive chemische Zerlegung von Elastanfasern und Polyurethanbeschichtungen in Textilien, Grüne Chemie (2023). DOI: 10.1039/D3GC02994H