Полиэстер, обвиняемый в загрязнении окружающей среды, может помочь ее спасти

Хуан Хинестроза, профессор науки о волокнах и дизайна одежды Ребекки К. Морган '60, и многопрофильная команда химиков и инженеров Корнелла разработали способ разрушения старой полиэфирной одежды и повторного использования некоторых ее соединений для изготовления множества новых продуктов. - и разорвать цикл распространения текстильных отходов.

Более десяти лет назад эксперт по текстилю Хуан Хинестроза, потерявший смену часовых поясов, приземлился в Синьтане, Китай, и прогулялся возле большого ручья. Он заметил, что вода была странного цвета – синего цвета индиго, из-за высокотоксичных красителей, пигментов и отделочных материалов, сброшенных с соседней текстильной фабрики.

«Лица людей стали синими. Дома были голубыми. Воздух был синим. Текстильные заводы выбрасывают загрязняющие вещества в реки – там, где люди плавают, где люди получают воду для питья и приготовления пищи», – говорит Хинестроза, профессор науки о волокнах и дизайна одежды Ребекки К. Морган '60 в Колледже экологии человека.

Хуан Хинестроса в Здании экологии человека.

«Именно тогда я понял, что мне нужно сменить фокус своих исследований», — говорит он. «Как инженер-химик и химик по текстилю, я понял, что могу помочь решить некоторые из этих сложных проблем — они не исчезают волшебным образом».

Теперь Хинестроза и многопрофильная команда химиков и инженеров Корнелла берутся за набор химических инструментов, чтобы очистить еще одного грозного врага окружающей среды: отходы полиэфирного текстиля.

Команда создала способ разрушить старую одежду из полиэстера и повторно использовать некоторые из его соединений для изготовления тканей, которые являются огнестойкими, антибактериальными и не мнется, а также остановить распространение отходов одежды на свалках.

Это циклический подход, который соответствует Программе ООН по окружающей среде, которая начала всемирные усилия по прекращению чрезмерного потребления одежды в развитых странах. Согласно программе, за последние два десятилетия количество надеваний одежды снизилось на 36%.

В 2015 году Агентство по охране окружающей среды США подсчитало, что каждый житель США ежегодно выбрасывает более 70 фунтов текстиля. Что еще хуже, говорится в отчете, более 85% текстильных отходов оседают на свалках.

«В конце концов, нам не хватит места», — говорит Хинестроза. «У нас заканчиваются страны, куда мы можем отправлять текстильный мусор. Последствия весьма печальны, но решение возможно и оно в нас самих».

Нарушение обычного бизнеса

Елин Ко стоит перед тихим гулом лабораторного вытяжного шкафа в здании экологии человека и смотрит на три магнитные мешалки. Она загружает наперсток, полный разноцветных полосок полиэфирной ткани, в небольшую круглодонную колбу, а затем наливает раствор гидроксида натрия, чтобы покрыть ткань.

При перемешивании, небольшом нагреве, этаноле и охлаждающей воде эти крохотные кусочки полиэфирной ткани, сделанной из полиэтилентерефталата, той самой массы, из которой также изготавливаются пластиковые бутылки из-под газировки, превратятся в лабораторный суп.

Затем ученые смогут извлечь из супа мономеры старой ткани и использовать их для создания линкеров, которые будут собраны в металлоорганические каркасы, или MOF. Эти структуры MOF можно использовать для создания покрытий на одежде, которые защищают людей от микробов или вредных газов, для защиты пожарных от огня или других целей, которые еще не предполагались, говорит Ко, докторант в области волоконной науки и получатель стипендии Фулбрайта, который работает в лаборатории Хинестрозы.

«Вместо того, чтобы использовать токсичные растворители для восстановления мономеров для связывания MOF, мы используем этанол и воду в качестве растворителей – и мы восстанавливаем мономеры значительно быстрее», – говорит она.

Фил Милнер, доцент кафедры химии и химической биологии Колледжа искусств и наук, и Джин Сантивич, доцент кафедры материаловедения и инженерии Корнеллского машиностроительного университета, также работают с Хинестрозой над разработкой этих новых химических методов.

В лаборатории Hinestroza представлен ряд металлоорганических каркасов, изготовленных из полиэфирного волокна. Незначительные изменения в химической структуре могут привести к появлению множества цветов.