合成紡織品有望規模化回收再利用

【2024年01月16日訊】(大紀元專題部記者吳瑞昌編譯報導)廢物回收再利用,是人類面臨的一大難題,而對衣服等紡織品的回收再利用,整體難度更大,因為很難對當今的混合織物進行分解。目前。丹麥一所大學研發出一種新的技術,可以分離出混合織物中的纖維,進行再利用。

現代的紡織品,大多是尼龍、棉、羊毛或其它纖維混合製成的有彈性的面料,幾乎無法再分離成不同的纖維。全球紡織品在2020年達到驚人的1.09億噸,但只有不到1%得到真正回收再利用。預計到2030年世界對紡織纖維需求量會增加到1.4億噸。目前丹麥家庭丟掉的衣服中,只有6%被有效回收再利用。那些無法回收的織物,大多都會被焚化或掩埋,因此容易產生許多有毒氣體和造成環境污染。

丹麥奧胡斯大學(Aarhus University)研究使用一種壓力鍋的加熱方法,對運動緊身衣中的含氨綸彈性纖維、或含聚氨酯(PU)塗層和薄膜的雨衣、行李箱、皮包或人造皮革等產品,進行有效分離,為某些混紡紡織品的回收再利用提供一種可能。相關論文1月8日由該校的新聞社發表。

氨綸又名萊卡(Lycra),是1958年由化學家約瑟夫·希弗斯(Joseph Shivers)發明的。發明的起因是二戰時期日本對東南亞的侵略和占領,讓美國失去了所依賴的天然橡膠,迫使美國生產出替代品用於軍事和民生,最終生產出一種名為氨綸的彈性纖維,將其用於日常生活的紡織品中。

另外,含有PU纖維的材料,目前的回收方法只有水解、氨解、酸解、糖解和機械分解這幾種方法。但機械分解需要相當大的力量才能撕碎和解開此類彈性材料,因此這對含有彈性纖維的紡織廢料回收非常有限。

奧胡斯大學奈米科學中心的助理教授斯特凡·科維斯特·克里斯滕森(Steffan Kvist Kristensen)的團隊,為了將常用於融合多種纖維的「乙二胺」進行有效分解,和減少破壞衣物中大部分的纖維,因此特地選擇刺激性較低的叔戊醇(TAA)和氫氧化鉀(KOH)作為分離纖維的化學藥劑。

他們先試用250mg成分未知的彈性纖維、5mL的叔戊醇和1.9mg的氫氧化鉀進行混合,再放入225°C的高壓鍋進行旋轉(800轉)和蒸煮4.5個小時,讓溶劑充分分解乙二胺後,再對殘留物進行檢驗,經過檢驗得到86重量百分比(wt%)的回收產量。

另外,實驗團隊將由棉、黏膠和聚酯纖維組成的混合織物,和含有PU塗層彈性纖維織物,加入5ml的叔戊醇和適量的氫氧化鉀,放入225°C的高壓鍋旋轉蒸煮4.5個小時進行溶劑分解。結果得到73wt%~98wt%之間的回收產量。

這些實驗結果顯示,這種分離方法可有效分離含有PU的皮革或PU塗層織物。另外,聚酯纖維使整個純化過程變得較為複雜,但對於基於尼龍的織物分離卻十分簡單,且分離後的尼龍可以重新再紡織成新的產品。

除此之外,這種方法可用於分離那些品質較低的彈性纖維產品,將織物進行分解再重新利用的可能性大大增加。不過,報告中提到,這項新技術需要進一步優化,以減少分離織物的選擇性,同時還要評估能源消耗方面和實現大規模分解織物的問題。

克里斯滕森對該校的新聞社表示,「我們開發的這種方法能夠從彈性纖維中去掉尼龍纖維,但無法對棉花完全做到這一點,因為一些棉質纖維會在去除乙二胺時被分解。不過,經過調整後未來可能會解決這項問題。這種新的方法使我們未來可以分解和回收更多的紡織品。」

他解釋說,當破壞彈性纖維中的長分子鏈條時,這些纖維才會斷裂。「因為彈性纖維鏈中的不同纖維,是透過一種名為二胺的小分子結合在一起,而我們找到的新方法就是將衣服加熱到225°C,並添加特定的酒精和適量的氫氧化鉀,斷開彈性纖維中的化學鍵。」

他還表示,他們發現添加氫氧化鉀會加速酒精分離纖維的反應速度。不過,目前尚不清楚為何會發生這種情況,有可能是氫氧化鉀稍微破壞了化學鍵,使得酒精更容易將纖維完全破壞,但可以確定的是,它會增加酒精分離纖維的反應速度。

另外,克里斯滕森的實驗團隊坦承,目前該項技術尚未準備好在工業規模上實施,因為實驗室的設備不夠大,需要擴大規模進行實驗。

他說:「丹麥的化學工業規模很小,但德國擁有一些世界上最大的工廠。未來這些工廠很可能使用我們新開發的方法,將衣服中的大量彈性纖維進行回收。但要成功的話還需要大型化工廠參與進來,同時必須讓廠商看到這些回收的材料具有商業價值,否則這項技術將永遠不會被用於生活上。」

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