In dem Bemühen, Textilien nachhaltiger zu machen, ermöglicht eine neue Methode Forschern, alte Kleidung chemisch zu zersetzen und Polyesterverbindungen wiederzuverwenden, um feuerfeste, antibakterielle oder knitterfreie Beschichtungen herzustellen, die dann auf Kleidung und Stoffe aufgebracht werden könnten.
Die Proof-of-Principle-Studie gibt Hoffnung für nicht nachhaltige Textil-, Bekleidungs- und Schuhindustrien, die zusammen 20 % des globalen Feststoffabfalls erzeugen. Viele sogenannte Recycler entsorgen Textilien illegal als Müll in Ländern in Asien und Afrika.
„Wir denken, dass unsere Kleidung recycelt oder wiederverwertet wird, aber die meiste Zeit werden sie tatsächlich als fester Abfall an andere Orte geschickt“, sagte Juan Hinestroza, Rebecca Q. Morgan 60-Professor für Faserwissenschaft und Bekleidungsdesign und Direktor des Textiles Nanotechnologie-Labor am College of Human Ecology. „Unser Hauptziel ist es, einen Weg zur Wiederverwendung dieses Materials anzubieten.“
Die Veröffentlichung „Upcycling of Dyed Polyester Fabrics into Copper-1, 4-Benzeedicarboxylate Metal-Organic Frameworks“ wurde am 30. März in der Zeitschrift veröffentlicht Industrielle und technische Chemieforschung, beschreibt den Prozess, Textilien in Stücke zu schneiden und sie chemisch zu einer Suppe aus Rohstoffen, Farbstoffen, Zusatzstoffen, Schmutz und Estern zu zersetzen. Eine Metalllösung wird hinzugefügt und Bausteine aus dem Polyester teilen eine Affinität mit dem Metall und verbinden selektiv Metallverbindungen, die winzige Käfige (sogenannte metallorganische Gerüste) bilden, die sich am Boden der Suppe absetzen.
Die sich bildenden Käfige werden dann zur Herstellung von Beschichtungen verwendet, die möglicherweise geringfügige strukturelle Änderungen erfordern, um sie jeweils auf bestimmte Verwendungszwecke zuzuschneiden. Dazu können Beschichtungen gehören, die knitterfreie Hemden mit Dauerbügeln herstellen, antibakterielle OP-Mäntel oder Kittel oder Baby- oder Arbeitskleidung, die einen feuerhemmenden Schutz erfordern.
„Ein Ziel meines Labors ist es, eine universelle Beschichtung zu schaffen, die all diesen Zwecken dient, obwohl wir noch weit davon entfernt sind“, sagte Hinestroza.
Yelin Ko, Doktorandin im Bereich Human Centered Design, ist die Erstautorin der Arbeit. Vor dieser Forschung glaubten einige, dass die Farbstoffe und Verunreinigungen in der Mischung den Prozess stören würden, aber dieser Beweis des Prinzips der Methode – bekannt als kontrollierte Kristallisation – zeigt, dass die von Polyester abgeleiteten Linker nach Metall suchen und sich daran binden können Verbindungen in Lösung, trotz anderer vorhandener Materialien.
Die Forschung beschreibt einen geschlossenen Kreislaufprozess, bei dem weggeworfene Materialien wiederverwendet werden können und zu einer Kreislaufwirtschaft beitragen – ein Schwerpunkt für viele Nachhaltigkeitsforscher bei Cornell, sagte Hinestroza.
Mehr Informationen:
Yelin Ko et al, Upcycling von gefärbten Polyestergeweben zu metallorganischen Gerüsten aus Kupfer-1,4-benzoldicarboxylat (CuBDC), Industrielle und technische Chemieforschung (2023). DOI: 10.1021/acs.iecr.3c00226