Полиэтиленовая нить способна заменить спандекс и облегчить переработку
Учёные из Массачусетского технологического института сделали тянущуюся нить на основе двух совместимых типов полиэтилена. Разработка нужна для спортивных вещей и другой одежды, где сейчас спандекс соединяют с нейлоном или полиэстером. Об этом пишут «Известия». Об этом сообщает издание ProGorodNSK.ru.
Обычная эластичная ткань собрана из нескольких компонентов. За растяжимость отвечает спандекс — полиуретановое волокно, но прочностью оно не блещет. Его усиливают полиэстером или нейлоном. Вещь служит долго, однако после износа разделить её на составляющие трудно и дорого. Инженеры MIT пошли путём одного химического семейства. Сердцевину выполнили из мягкого сополимера, который тянется. Оболочку сделали из жёсткого полиэтилена, уложенного спиралью. Гранулы плавят примерно при 177 градусах, прогоняют через экструдеры, вытягивая в тонкие нити. Исследователи проводят аналогию с аппаратом для спагетти. Перед переработкой разделять компоненты не требуется: материал повторно расплавляют и превращают в волокно либо направляют на пуговицы, пряжки и пластик. Авторы рассчитывают масштабировать технологию до заводских катушек.
Для Анны Михайловской, профессора кафедры химических технологий имени профессора А.А. Хархарова Санкт-Петербургского государственного университета промышленных технологий и дизайна, главное в другом. Растяжимость удалось получить от полимера, который обычно не считают тянущимся. Она пояснила «Известиям», что нить двухкомпонентная: и ядро, и оболочка — из одного полимера, однако физические свойства у них разные. Ольга Стадник, руководитель направления исследований и консалтинга «ЭкоТехнологий», обратила внимание: прочность вместе с растяжимостью обеспечивает управление молекулярной архитектурой, а не сшивающие агенты и не дополнительные полимеры. Опытный образец напрямую сопоставили с серийной нитью, где есть полиэстер и спандекс. По растяжимости результаты близки, по предельной нагрузке до разрыва новая нить превзошла аналог. В MIT допускают, что новинка дополнит лёгкие тянущиеся ткани. До полного вытеснения спандекса остаётся много вопросов. Полиуретан способен растягиваться в пять–семь раз и потом восстанавливать форму. Неизвестно, вынесет ли новинка такие нагрузки весь срок службы. Ткань или трикотаж из этой нити пока не получены. В белье полиуретан сочетают с хлопком или вискозой — они впитывают влагу и мягкие на ощупь, тогда как полиэтилен воду отталкивает. Первым полем для материала Михайловская называет нетканые изделия для строительства, медицины и пищевой промышленности, а не одежду либо бельё. Сложность добавляет покраска. Полиэтилен почти не реагирует на водные красители, поэтому пигмент надо добавлять в расплав. К ультрафиолету полиэтилен неустойчив, так что составу нужны светостабилизаторы.
Способность к переработке тестировали на катушке: волокно плавили и заново формовали десять раз, каждый цикл сопровождался замером механических свойств. У переработанных образцов прочность держалась на уровне исходной. Однако MIT уточняет: из вторичного полиэтилена делали лишь прочную наружную нить, а наматывали её на новую эластичную сердцевину. Утверждать, что вся нить десять раз превращалась в саму себя, нельзя. Стадник считает десять циклов без явной потери прочности серьёзным лабораторным результатом. Но опыт проводили с чистым сырьём и в контролируемых условиях, а настоящий текстильный мусор обычно загрязнён. Молнии, пуговицы, этикетки и чужие нитки способны сдвинуть молекулярно-массовое распределение. Прочность останется, но при прядении возрастёт обрывность. При нагреве красители и добавки могут распадаться и давать побочные вещества. Если для тянущейся одежды материал уже не подходит, теоретически из него можно сделать плёнку или другой продукт. Но это переработка с падением качества, а не замкнутый цикл «одежда — одежда».
Проблема имеет большой масштаб. Европейское агентство по окружающей среде оценило текстильные отходы ЕС в 2020 году почти в 6,95 млн тонн. На человека приходилось около 16 кг. Раздельно собирали только 4,4 кг на человека, а 11,6 кг оказались в смешанных коммунальных отходах. Средний показатель раздельного сбора текстиля в Европе был около 12%. Главный технологический барьер — смешанный состав. Гидролиз или гликолиз даёт сложную смесь терефталевой кислоты, полиолов и аминов, которую приходится разделять и очищать. Один материал в изделии ещё не гарантирует переработку. Полиэтиленовые вещи в потоке хлопка или полиэфира испортят вторсырьё. Значит, раздельный сбор и сортировка, вероятно, всё равно будут нужны. Чтобы определять состав, могут понадобиться маркировка и автоматическая сортировка. Associated Press приводит пример: автоматическая система в Китае перерабатывает до 100 кг одежды за две–три минуты. Людям на это требуется порядка четырёх часов. Но точное распознавание материала не снимает экономический вопрос. Отдельный поток возникает, когда есть достаточный объём отходов и устойчивый спрос на сырьё. Экологический эффект новинки пока не измерен. Анализ жизненного цикла должен показать расход энергии на производство и переплавку, углеродный след, потребление воды, срок службы изделия и образование микропластика. В России инфраструктура для переработки одежды увеличивается, но охватывает небольшую часть отходов. Российский экологический оператор сообщает: в реестре утилизаторов текстиля на конец 2024 года было четыре предприятия, к 2026 году их стало 22. Заявленная мощность выросла примерно с 70 тыс. до 274,2 тыс. тонн в год. Один из самых крупных проектов использует свыше 5,5 тыс. контейнеров. Из собранного текстиля там получают регенерированную пряжу и рабочие рукавицы. Заметная доля отечественной переработки пока ограничена механическим измельчением. На выходе — утеплители, обтирочные материалы и другая техническая продукция. Цепочке «полиэтиленовое волокно — одежда — новое волокно» требуются свои мощности: сортировка, мойка, измельчение, плавление и повторное прядение. Стадник связывает это с инвестициями, стандартами и объёмом сырья. Если доля такой одежды на рынке мала, отдельный поток может оказаться убыточным. На старте реалистичнее выглядит схема с контролируемыми поставками спецодежды, медицинских и технических изделий: одна организация их закупает, а затем собирает. Многое определит готовность производителей сохранять простой состав вещи. Если ради комфорта добавят хлопок, для тянучести — эластан, а вместе с ними сложные красители или несовместимую фурнитуру, изделие опять станет многокомпонентным. Тогда у технологии пропадёт её основное достоинство.
