Исследователи BOTTLE определят, подходят ли новые PHA-волокна для уличной одежды, которая легко поддается вторичной переработке и ограничивает долгосрочное загрязнение микропластиком
Ученый NREL Кэт Кнауэр исследует переплетение нового текстиля на биологической основе с помощью оптической микроскопии в лабораториях The North Face в Денвере, штат Колорадо. Фото Джули Томпсон
При ношении, стирке и сушке одежда линяет, разбрасывая крошечные волокна по домам, почве и водным путям, на разложение которых могут уйти столетия.
Эти волокна, часто изготовленные из полиэстера и часто слишком маленькие, чтобы их можно было увидеть, являются основным, хотя и невидимым, источником загрязнения микропластиком. По некоторым оценкам, волокна полиэфирной одежды составляют почти половину всего микропластика в природной среде, что усугубляет растущую угрозу для окружающей среды и здоровья населения.
Предотвратить линьку одежды может оказаться непрактичным, если не невозможным. Но, по словам ученого-полимерщика Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии (NREL) Катрины Кнауэр, появляется лучшее решение, которое могло бы решить проблему в ее источнике: заменить сегодняшний полиэфир, полученный из нефти, нетоксичной, биоразлагаемой альтернативой, изготовленной из PHA, сокращенно от «полигидроксиалканоатов». »
«Было обнаружено, что PHA очень совместимы с тканями человеческого тела в качестве терапевтических средств», — сказал Кнауэр, главный технический директор отдела биооптимизированных технологий Министерства энергетики США по предотвращению попадания термопластов на свалки и в окружающую среду (БУТЫЛКА). консорциум. «ПГА также могут разлагаться естественным путем без строго контролируемой среды компостирования».
Ученые BOTTLE, в том числе команда из NREL и Университета штата Колорадо, уже разработали портфель PHA с различными свойствами, в том числе некоторые, которые ведут себя как обычный полиэстер, но имеют биологическую основу, биоразлагаемы и их легче перерабатывать.
Теперь, совместно с The North Face, эта команда внедряет эти экологически чистые материалы в индустрию одежды для активного отдыха. В течение следующих 12 месяцев BOTTLE масштабирует процесс для производства нескольких фунтов PHA-волокна, которые The North Face протестирует и оценит для использования в своих линейках продукции.
BOTTLE Tailors PHA для текстиля
Всего несколько лет назад исследования не дали окончательных результатов относительно возможности изготовления текстиля из ПГА. Ранние методы производства основывались на извлечении PHA в результате бактериального синтеза, многие из которых производят полимер естественным путем, переваривая продукты растительного происхождения, такие как глюкоза и жирные кислоты. Однако в то время этот метод примечательно тем, что ученым было трудно контролировать полученную основу и свойства PHA.
Компания BOTTLE адаптировала химическую основу PHA (показанную здесь перед прядением в волокно) для повышения его механической прочности и возможности химической переработки. Фото Вернера Слокума, NREL
В рамках своей миссии по созданию более экологичных пластиков ученые BOTTLE с тех пор разработали альтернативные методы превращения янтарной кислоты (полученной из глюкозы) и других строительных блоков биологического происхождения в PHA синтетическими способами. Химико-каталитические подходы позволяют команде адаптировать химическую основу ПГА для достижения ключевых свойств, таких как перерабатываемость в расплаве, кристалличность и пластичность. При поддержке Управления биоэнергетических технологий Министерства энергетики США и Управления передовых материалов и производственных технологий компания BOTTLE сообщила о прототипах PHA с широким диапазоном свойств — от жестких полимеров PHA для прозрачной упаковки пищевых продуктов до пластичных разновидностей для прядения в волокно.
«На самом деле мы показываем, что можем контролировать микроструктуру, чтобы PHA вел себя как полиэфирные волокна и текстиль», — сказал Кнауэр.
В отличие от обычного полиэстера — текстиля на основе нефти, который составляет более половины ежегодно производимых тканей — BOTTLE PHA также предназначены для вторичной переработки. В конце срока службы продукта технологии химической переработки BOTTLE могут разложить PHA и другие полимеры обратно в химические строительные блоки, достаточно чистые, чтобы их можно было повторно использовать для изготовления пластмасс высочайшего качества.
По словам Равикумара Гауда, исследователя BOTTLE из Университета штата Колорадо, возможность вторичной переработки материала зависит от конкретных изменений в химической основе PHA. Заменив реакционноспособные атомы водорода прочными алкильными группами, Гауда и другие исследователи из Университета штата Калифорния значительно повысили термическую стабильность ПГА, сделав его пригодным для переработки в расплаве, что является ключевым преимуществом перед ПГА, полученными из микробов. Важно отметить, что это изменение также позволяет команде деконструировать полимер по своему желанию.
«Наша обновленная структура PHA существенно повышает механическую прочность и делает новый PHA химически перерабатываемым в его мономерный строительный блок с помощью простого катализатора и нагрева», — сказал он. «Восстановленный мономер можно использовать повторно для повторного воспроизведения того же PHA, в принципе, бесконечно».
На пути к лучшей швейной промышленности
Сотрудничество BOTTLE с The North Face происходит на фоне растущей обеспокоенности по поводу воздействия производства и ношения одежды на окружающую среду. На долю цепочки поставок текстильного производства приходится примерно 8–10% мировых выбросов углекислого газа.
По этой причине проект отдает приоритет анализу, чтобы понять энергоемкость и углеродоемкость производства и переработки PHA-волокон. Команда также смоделирует выпадение микроволокна и измерит скорость его биоразложения в различных экологических сценариях. В совокупности эти результаты дадут The North Face представление об устойчивости текстиля PHA по сравнению с обычным полиэстером.
«Мы стремимся производить самые эффективные продукты, оставляя при этом все меньший след на планете», — сказала Кэрол Шу, старший менеджер по глобальному устойчивому развитию The North Face. «Инновации в материалах — это вершина нашего бренда, и этот проект не только воплощает в жизнь новые возможности для синтетического текстиля, но и поддерживает наше стремление обеспечить цикличность продукции».
Изучив первоначальные результаты BOTTLE, The North Face намерена протестировать прототипы волокон вместе со своими поставщиками, чтобы оценить линейку более экологически чистых продуктов.
Целью создания одежды, которая хорошо выглядит, приятна на ощупь и работает в самых суровых условиях на открытом воздухе, является поиск идеального PHA-волокна, которое будет соответствовать или даже улучшать качества, которые потребители ценят больше всего. И самое главное, он должен позволить искателям приключений взбираться по горам, бегать по тропам и исследовать города с уверенностью, что при этом они не оставят следов микропластика.
Узнайте больше о БУТЫЛКА Консорциум и NREL биоэнергетические исследования.
2024-02-29 17:36:27
1709229816
#На #пути #созданию #одежды #которая #не #оставляет #следов #компания #North #Face #обращается #консорциуму #BOTTLE #для #масштабирования #альтернативы #биоразлагаемому #полиэстеру #Новости
