Los químicos están averiguando cómo reciclar nuestra ropa

Sonja Salmon es una gran fan de la celulosa y por eso quiere destruirla. “Me encanta la celulosa”, dice. “Estoy destrozando la celulosa porque me encanta”.

También lo está separando porque el polímero, que se encuentra naturalmente en la madera y el algodón, representa una cuarta parte de todas las fibras utilizadas en la fabricación de textiles. Eso significa que cualquier esfuerzo por reciclar ropa y telas para mantenerlos como parte de la economía circular durante el mayor tiempo posible debe incluir formas de lidiar con toda esa celulosa.

Salmon, un científico de polímeros del Wilson College of Textiles de la Universidad Estatal de Carolina del Norte en Raleigh, está trabajando para descomponer la celulosa de los textiles desechados y reutilizarla. Muchas telas de ropa son una mezcla de mitad de poliéster y mitad de algodón: las fibras individuales de algodón y poliéster se entrelazan firmemente entre sí, creando un hilo que luego se teje o se teje en una prenda. Desarmar esa estructura mecánicamente es un desafío, por lo que Salmon la trata con celulasas, un grupo de enzimas que rompen la celulosa. “Podemos masticarlo en moléculas y fragmentos lo suficientemente pequeños como para que se caiga del resto de la estructura de la tela”, dice Salmon.

Su atención se centra en caracterizar el material que sale del proceso de descomposición y determinar para qué se podría utilizar mejor. Por ejemplo, las enzimas descomponen la celulosa en glucosa, que podría utilizarse como materia prima para fabricar biocombustibles. También dejan pequeños trozos de fibra de algodón que podrían proporcionar un refuerzo liviano para el concreto. “Aunque la fibra de algodón ya no será lo suficientemente larga como para convertirla directamente en un hilo, creemos que el material tiene valor”, dice Salmon.

Esta forma de pensar es un gran cambio con respecto a cómo se manejan actualmente la ropa y los textiles viejos, como las telas de tapicería y las alfombras. A nivel mundial, solo el 13 % del material que se utiliza para fabricar ropa se recicla, según la Fundación Ellen MacArthur, una organización en Cowes, Reino Unido, que promueve la economía circular. La mayoría de los desechos textiles (aproximadamente 92 millones de toneladas solo de la industria de la moda) producidos cada año terminan enterrados o incinerados. “Tiramos cosas a la basura y las tratamos como basura”, dice Salmon. “No lo consideramos como algo que en realidad es una materia prima que podría reutilizarse”. La Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. estimó que, en los Estados Unidos en 2018, una persona promedio tiró 47 kilogramos de textiles. Alrededor de las tres cuartas partes de eso, 36 kg, son ropa y calzado, mientras que el resto son principalmente toallas, ropa de cama, telas para muebles y alfombras. Mientras tanto, se gastan recursos para crear material virgen (ver 'Recuento de hilos'): agua y tierra para cultivar más algodón y petróleo para hacer más poliésteres (ver 'Recuperación de poliéster').

Para contrarrestar todo ese desperdicio, los investigadores y las empresas emergentes están desarrollando métodos para recuperar y reutilizar el material. Al igual que Salmon, gran parte de su atención se centra en el reciclaje químico, en el que el material se descompone en sus componentes básicos y se utiliza para crear nuevos materiales, incluidas fibras que se pueden tejer en ropa nueva. Los desafíos radican en desarrollar los procesos para dicho tratamiento. Deben ser prácticos, pero también deben ser al menos tan rentables como simplemente fabricar nuevas fibras.

Tejiendo nuevos hilos

Además de las fibras de celulosa natural del algodón, algunos textiles incluyen fibras celulósicas artificiales. Estas fibras se derivan de la celulosa de pulpa de madera y se pueden utilizar para fabricar materiales como la viscosa (rayón) y un material similar llamado lyocell. Las fibras celulósicas representan alrededor del 6% de todas las fibras textiles producidas, según Textile Exchange en Lamesa, Texas, una organización sin fines de lucro que promueve materiales amigables con el medio ambiente.

Evrnu, una empresa nueva en Seattle, Washington, está aplicando una variación del proceso de fabricación de lyocell al problema de los desechos textiles. Un cambio importante que la empresa ha realizado en el proceso es que utiliza textiles desechados, en lugar de madera, como fuente de celulosa. También modificó el proceso para producir una fibra que, según el cofundador y presidente de la empresa, Christopher Stanev, es superior tanto a otras celulósicas como al algodón, y que se puede reciclar más veces. “Podemos hacer una fibra mucho más fuerte usando algodón que la que proviene de la pulpa de madera”, dice Stanev, un ingeniero textil.

De la misma manera que el proceso estándar de lyocell, la materia prima se trata con norte-metilmorfolina norte-óxido (NMMO), un compuesto orgánico que disuelve la celulosa. Esto produce una pulpa espesa que luego se filtra. En este punto, el proceso convencional involucraría la extrusión de la celulosa a través de un dispositivo llamado hilera, primero en el aire y luego en un baño de coagulación compuesto principalmente por agua en el que el material se solidifica en fibra. Evrnu, sin embargo, convierte las moléculas de celulosa en cristales líquidos antes de que se extruyan, lo que les permite alinearse entre sí y producir una estructura de fibra más cristalina.

“Al hacer eso y tener una organización bastante cristalina, puede aumentar la resistencia y también puede diseñar el rendimiento de esta fibra”, dice Stanev. Él dice que la fibra es aproximadamente un 20% más fuerte que el lyocell estándar, que en sí mismo es más fuerte que el algodón.

Esa cualidad se traduce en una vida útil más larga para un tejido hecho de fibra, así como una fibra que se puede reconstituir varias veces. Cada vez que las moléculas pasan por el proceso de reciclaje, se vuelven más cortas y delgadas. Pero debido a que comienzan más fuertes, dice Stanev, el mismo material debería poder reconstituirse al menos cinco veces antes de que se vuelva más débil que la fibra de algodón virgen; algunas pruebas en el laboratorio de la empresa muestran que el material se puede reciclar hasta diez veces. Eso es más de lo que es posible para el papel, que se puede reciclar de 5 a 7 veces antes de que las fibras se vuelvan demasiado cortas para hacer un nuevo producto viable.

Evrnu está ejecutando un proyecto piloto en empresas asociadas en Alemania y en otros lugares de los Estados Unidos para demostrar que su proceso puede producir tela. Espera que una empresa textil más grande quiera licenciar la tecnología. Por ahora, está usando NMMO porque el compuesto está fácilmente disponible, pero Stanev espera eventualmente cambiar a un líquido iónico, una sal que es líquida por debajo de los 100 °C, que es químicamente más estable que NMMO y más tolerante a los contaminantes. La empresa aún no ha optimizado ninguno de esos líquidos para el proceso de producción.

Sin embargo, una empresa finlandesa está trabajando con un líquido iónico desarrollado por uno de sus fundadores, el químico físico Herbert Sixta de la Universidad Aalto en Espoo, Finlandia. El líquido que utiliza Ioncell —el nombre tanto de la empresa como del proceso— es una superbase, una sustancia altamente alcalina que rompe los enlaces de hidrógeno en las moléculas de celulosa. De la misma manera que cuando se usa NMMO, ese proceso crea una pulpa que se puede alimentar a través de una hilera para hacer una nueva fibra de celulosa. NMMO tiende a ser inestable y requiere la adición de soluciones tampón, pero el líquido iónico no no. Sixta dice que su líquido iónico también es completamente reciclable, lo que hace que el proceso sea respetuoso con el medio ambiente y produzca fibras con mejores propiedades mecánicas que el algodón.

El proceso Ioncell puede usar pulpa de madera, que Sixta dice que cuenta como parte de una economía circular porque la materia prima proviene de los bosques sostenibles de Finlandia; estos se gestionan de tal manera que el crecimiento supera la cantidad extraída. “Nuestra universidad tiene un gran grupo en diseño textil, por lo que podemos tratar la madera, producir pulpa, convertirla en fibras, convertirla en hilos, convertirla en telas, diseñar ropa y mostrar la ropa en desfiles de moda”, dice Sixta. El proceso también puede aceptar residuos textiles, convirtiendo ropa vieja en prendas nuevas. Ioncell ha construido una planta piloto con el objetivo de evaluar qué tan bien funciona su proceso en el mundo real en aproximadamente dos años.

Una cuestión de costo

Aunque abundan los desafíos técnicos, la principal barrera para el reciclaje textil generalizado podría ser económica, dice el ingeniero de materiales Youjiang Wang del Instituto de Tecnología de Georgia en Atlanta. “La mayoría de los materiales no son tan valiosos”, dice Wang. Es tan barato producir poliéster, algodón y otras telas que hay poco margen de beneficio a menos que los procesos de reciclaje sean muy económicos.

También falta infraestructura para recolectar y clasificar textiles usados, más allá de unos pocos grupos privados de donación de ropa. Y la mezcla compleja de materiales en una prenda de ropa, no solo diferentes fibras naturales y sintéticas, sino también tintes y recubrimientos químicos, botones y cremalleras, y cualquier adición no tejida como cuero o látex, debe separarse para que los componentes individuales se adapten. estar procesado.

Los formuladores de políticas deberían considerar el reciclaje que convierte la ropa usada no en ropa nueva sino en otros productos útiles, aunque de menor valor, argumenta Wang. Las fibras se pueden triturar para usarlas como estabilizadores del suelo, por ejemplo, o la celulosa se puede descomponer en glucosa que se puede convertir en combustible. Incluso quemar poliéster para obtener energía es preferible a extraer más petróleo del suelo para producir energía. “Eso no suena muy de alta tecnología, pero en general, obtienes un beneficio considerable de eso”, dice Wang.

La economía circular debe verse como una forma de reducir tanto como sea posible la creación de material virgen cuando se pueden reutilizar otros productos, dice Wang. “Si realmente desea que el reciclaje sea mejor para el medio ambiente, no solo por el bien de la publicidad, entonces debemos desarrollar más tecnologías para que pueda usar la mayor cantidad posible de lo que recolecta”, dice. “Eso haría que el círculo general fuera más circular”.

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