Badania wpływu zawartości włókien poliestrowych i chemicznych środków wykończalniczych na przebieg procesów wspomaganej termicznie hydrolizy kwasowej odpadów z celulozowych i białkowych włókien naturalnych
Influence of polyester fiber and chemical finishing agents on thermallyassisted acidic hydrolysis of natural fibers containing cellulose and protein
Typ projektu: naukowo-badawczy
Słowa kluczowe: hydroliza kwasowa wełna bawełna wpływ zawartości poliestru na procesy hydrolizy włókien naturalnych utylizacja odpadów tekstylnych
Słowa kluczowe (angielski): acidic hydrolysis cotton wool effect of polyester content on the hydrolysis processes of natural fibers utilization of textile waste
Członkowie konsorcjum: Politechnika Łódzka (Lodz University of Technology) SIEĆ BADAWCZA ŁUKASIEWICZ – Instytut Włókiennictwa
Okres realizacji projektu: 3.03.2020 - 2.03.2023
Instytucja finansująca: Narodowe Centrum Nauki
Nazwa programu: Opus
Kierownik projektu: Izabela Witońska
Wartość dofinansowania: 997 000,00 PLN
Wartość projektu: 997 000,00 PLN
Popyt na tekstylia (ubrania, tkaniny dekoracyjne i użytkowe, itp) systematycznie rośnie i ta tendencja prawdopodobnie będzie się jeszcze długo utrzymywać. Światową produkcję materiałów włókienniczych oszacowano w 2013 roku na około 85,5 Mt, ale szacunkowa produkcja tekstyliów w roku 2025 roku ma wynosić aż 130 Mt. Należy podkreślić fakt, że aż 63% obecnie sprzedawanych włókien tekstylnych pochodzi z przetwarzania surowców petrochemicznych, a jedynie 37% to włókna naturalne, głównie bawełna (24%), wełna i len. Kupujemy chętnie odzież i tkaniny dekoracyjne z domieszkami włókien syntetycznych z uwagi na ich lepsze właściwości użytkowe w porównaniu do materiałów naturalnych. Ponadto, znaczenie dla użytkownika mają właściwości tkanin uzyskiwane poprzez nanoszenie chemicznych środków wykończalniczych, nadających takie cechy użytkowe produktom jak wodoodporność, palność, podatność na zabrudzenia, odporność na zagniecenia, itp. Niestety, w wielu przypadkach, nanoszone apretury chemiczne i dodatki syntetyczne sprawiają, że z pozoru “naturalne” tkaniny bawełniane lub wełniane nie ulegają biodegradacji. Jest to często spowodowane faktem, że tekstylia zawierają inhibitory hamujące wzrost mikroorganizmów odpowiedzialnych za procesy biologiczne zachodzące w środowisku naturalnym. Dlatego tekstylia stanowią znaczącą grupę odpadów, które zagrażają środowisku naturalnym. Mając na uwadze te fakty, sformułowano główny cel projektu: Opracowanie modelowej procedury wspomaganej termicznej hydrolizy kwasowej modelowych materiałów tekstylnych na bazie bawełny i wełny z dodatkiem poliestru, dzięki której materiały włókiennicze ulegają biodegradacji lub stanowią wartościowe medium fermentacyjne. Opracowana procedura zostanie wdrożona w celu hydrolizy rzeczywistych odpadów włókienniczych. Zaplanowane w projekcie badania podzielono na pięć zadań, których realizacja pozwoli na stworzenie procedury hydrolizy kwasowej odpadów tekstylnych, która pozwoli na otrzymywanie hydrolizatów stanowiących media fermentacyjne (a tym samym biodegradowalnych). Zadania zostały sformułowane następująco: Zadanie 1. Zaprojektowanie, wykonanie i chemiczne wykończenie modelowych tkanin bawełnianych i wełnianych oraz takich tkanin z dodatkiem poliestru; Zadanie 2.Identyfikacja składu odpadów włókienniczych i ich przygotowanie do procesów hydrolizy; Zadanie 3. Badanie wspomaganej termicznie hydrolizy kwasowej modelowych tkanin i odpadów włókienniczych; Zadanie 4. Analiza jakościowa i ilościowa składu cukrów i aminokwasów w hydrolizatach modelowych tkanin i odpadów włókienniczych; Zadanie 5. Badanie przydatności hydrolizatów tkanin modelowych i hydrolizatów odpadów włókienniczych jako medium fermentacyjnego.
The global demand for textiles is growing steadily, and this trend looks likely to continue [1-3]. Textiles are used for a vast range of products, including clothing, bed linen, towels and utility fabrics, which quickly become worn-out or fall out of fashion, ending up in landfills. As much as 63% of the textile fibers currently sold are derived from petrochemicals [4] and only 37% from natural fibers, mainly cotton (24%), wool or linen. Moreover, a large number of chemical substances are used to impart functional features. Among the most frequently used chemicals are reagents for water repellency, fire resistance and protection from UV radiation. Many of these chemicals also prevent their natural biodegradation, in part because they inhibit the growth of microorganisms (fungi, bacteria, etc.). Textiles thus constitute a significant group of wastes, which are difficult to biodegrade in the natural environment. A possible solution is to convert them by chemical-biological methods into useful energy products, such as biogas. Despite the considerable economic and environmental interest of developing methods for processing waste textiles for use as a fermentation medium, there is little in the prior literature on this topic. Preliminary studies showed that even fabrics based only on natural fibers (cotton, wool) but subjected to chemical treatment are not susceptible to rapid biodegradation in the natural environment, due to the presence of fermentation inhibitors. The project team therefore proposes first to perform basic research on model textile materials, which will be fully characterized by modern techniques. We will investigate the effect of adding polyester and chemical finishing agents to natural fibers (cotton and wool) on the biodegradability of the textiles, and assess the suitability of the materials for use as a fermentation medium in biogas plants after thermally-assisted acidic hydrolysis. A model procedure will also be developed for thermally-assisted acidic hydrolysis of textile materials. The hydrolyzates obtained could be used industrially as a fermentation medium or subjected to rapid biodegradation. The main goal of the project may therefore be summarized as: To develop a model procedure for thermally-assisted acidic hydrolysis of model textile materials based on cotton and wool with the addition of polyester, which could make the textile materials biodegradable or produce a valuable fermentation medium. The developed procedure will be implemented for the hydrolysis of real textile waste. This primary goal of the project will be achieved by completing the following tasks: Task 1: Designing, manufacturing and chemical finishing of model cotton and wool fabrics with or without the addition of polyester (Textile Research Institute); Task 2: Identifying the composition of textile waste and preparation of the material for hydrolysis processes (Textile Research Institute); Task 3: Investigation of thermally-assisted acidic hydrolysis of model fabrics and textile waste (Lodz University of Technology); Task 4: Qualitative and quantitative analysis of the composition of sugars and amino acids in hydrolyzates of model fabrics and textile waste (Lodz University of Technology); Task 5: Examination of the suitability of hydrolyzates of model fabrics and hydrolyzates of textile waste as a fermentation medium (Lodz University of Technology).
Powrót