Wissenschaftler entwickeln Technologie zur Wiederverwertung von gebrauchter Kleidung anstatt diese einfach zu verbrennen.

12. Januar 2024

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von Jeppe Kyhne Knudsen, Aarhus University

Wenn du mit deinen Laufleggings im Wald joggen gehst, liegt es an Elastan, dass sie dir so bequem passen. Elastan ist ein elastisches Material, das dem Stoff das Dehnen und Anpassen an deinen Körper ermöglicht.

Aber wenn Elastanfasern mit Baumwolle, Wolle, Nylon oder anderen Fasern gemischt werden, wie es bei vielen Kleidungsstücken heute der Fall ist, lassen sich die Kleidungsstücke kaum recyceln. Es ist äußerst schwierig, die verschiedenen Fasern voneinander zu trennen, und daher können die Materialien in den Kleidungsstücken nicht recycelt werden.

Deshalb gehören Kleidung und andere Textilien zu den Materialien, die wir am schlechtesten recyceln. Nur etwa 6% der von dänischen Haushalten weggeworfenen Kleidungsstücke werden recycelt. Im Vergleich dazu werden in Dänemark 32% aller Kunststoffverpackungen recycelt.

Aber das könnte sich ändern, sagt Assistant Professor Steffan Kvist Kristensen vom Interdisciplinary Nanoscience Center an der Aarhus University. Zusammen mit einer Reihe von Kollegen entwickelt er eine neue Technologie, die Fasern in gemischten Stoffen trennen kann. Die Arbeit wurde in der Fachzeitschrift Green Chemistry veröffentlicht.

"Wir haben eine Methode entwickelt, um Elastan vollständig von Nylon zu entfernen. Bei Baumwolle sind wir noch nicht ganz so weit, da sich einige der Baumwollfasern im Prozess zersetzen. Aber wir sind der Meinung, dass wir dieses Problem mit einigen geringfügigen Anpassungen lösen können", sagt er und fährt fort:

"Mit anderen Worten, wir können den Stoff so zerlegen, dass wir in Zukunft viel mehr Textilien recyceln können."

Es ist nicht einfach, Elastan und andere Fasern voneinander zu trennen, nachdem sie miteinander verwebt wurden. Kleidungsstücke werden durch Umwickeln der Hauptfasern, wie Nylon oder Baumwolle, um die Elastanfasern hergestellt, die aus langen Ketten von Molekülen bestehen.

Die Fasern zerbrechen nur, wenn wir die langen Ketten von Molekülen zerbrechen, erklärt Steffan Kvist Kristensen. "Die vielen Verbindungen in der Elastankette sind mit einem kleinen Molekül namens Diamin verbunden. Durch Erhitzen der Kleidungsstücke auf 225 Grad Celsius und Zugabe von Alkohol haben wir eine Methode gefunden, um die Bindungen in Elastan zu lösen. Wenn dies geschieht, fallen die Ketten auseinander und die Materialien trennen sich."

"Der gesamte Prozess findet in einem Art großen Schnellkochtopf statt, in den wir die Textilien geben. Dann fügen wir ein wenig Alkohol und eine Base hinzu und erhitzen es. Dann lassen wir es etwas über vier Stunden kochen, und wenn wir den Deckel wieder öffnen, sind die verschiedenen Fasern getrennt."

Als die Japaner am 7. Dezember 1941 Pearl Harbor angriffen, verlor die USA nicht nur mehrere tausend Soldaten, Hunderte von Flugzeugen und viele ihrer größten Kriegsschiffe. Das Land verlor auch den Zugang zu etwa 90 Prozent des Naturkautschuks, auf den es so sehr angewiesen war. Daher begannen sie ebenso wie die Deutschen, synthetischen Kautschuk herzustellen.

Nach dem Krieg führte die Produktion von synthetischem Kautschuk zur Entdeckung einer Reihe von daraus abgeleiteten synthetischen Fasern, die in Textilien verwendet werden konnten. Eine dieser Fasern war Elastan.

Im Jahr 1958 erfand der Chemiker Joseph Shivers Elastan oder Spandex, wie es in den Vereinigten Staaten oft genannt wird. Seitdem hat Elastan seinen Weg in immer mehr unserer Kleidungsstücke gefunden.

Da die meisten Fasern in den Kleidungsstücken recycelbar sein müssen, ist der Einsatz von aggressiven Chemikalien für Steffan Kvist Kristensen und seine Kollegen keine Option. Stattdessen verwenden sie Alkohol und fügen eine Kaliumhydroxid-Basis hinzu.

"Kaliumhydroxid ist einer der Hauptbestandteile in gewöhnlichen Abflussreinigern. Wir haben festgestellt, dass die Zugabe dieses Mittels den Prozess beschleunigt. Es erhöht einfach die Geschwindigkeit der chemischen Reaktion", sagt er.

Er weiß nicht genau, warum dies passiert, aber es löst tatsächlich die Bindungen in Elastan auf.

"Wir sind ziemlich sicher, dass Kaliumhydroxid die Reaktivität unseres Alkohols erhöht. Entweder das oder die Bindungen werden durch das Kaliumhydroxid leicht aufgespalten, sodass der Alkohol sie vollständig zerbrechen kann", sagt er.

Bisher haben Steffan Kvist Kristensen und seine Kollegen nur mit jeweils zwei Nylonstrümpfen experimentiert. Die Technologie ist daher noch nicht bereit für den Einsatz im industriellen Maßstab. Dazu ist es erforderlich, deutlich größere Mengen Kleidung abbauen zu können.

"Wir können die Dinge nur begrenzt skalieren, aufgrund der Einschränkungen unserer Ausrüstung. Es liegt also an der Industrie, die Technologie anzunehmen und sie ernsthaft hochzuskalieren", sagt er.

However, according to Steffan Kvist Kristensen, Denmark does not currently have the facilities to exploit the technology at large scale. You'll have to look south of the border for this. 'The chemical industry in Denmark is small, but Germany has some of the largest plants in the world. They will most likely be able to use our method to recycle large amounts of fibers from elastane-containing clothes.

'If we're to succeed with this, we need to get the large chemical plants on board. But they must see a business model in buying recycled materials and using them in the production of new fibers. If they don't, the technology will never take off.'

Journal information: Green Chemistry

Provided by Aarhus University