The hornification of cellulose in chemical textile recycling

Abstract

Currently, legislation and consumers’ environmental awareness drive toward textile recycling. Fiber-to-fiber recycling is found preferred and the only sustainable method. However, many of the developed polycotton recycling methods require harsh reaction conditions that cause unwanted hornification of the cotton fraction.

Polyester chemolysis methods were thus studied in terms of cotton hornification. The obtained cotton fractions and a post-consumer cotton reference sample were analyzed by several fiber characterization methods and dissolution tests. Two restoring methods were also applied to study whether the effects of fiber hornification that occurred in the chemolysis methods could be removed.

As expected, hornification occurred during chemolysis methods. However, none of the chemolysis methods was found superior to others. The fiber solubility decreased after chemolysis methods, and the effects could not be removed by the restoring methods. The solubility was however improved with all samples by the enzymatic treatment. All enzyme-treated chemolysis samples also showed better solubility compared to the untreated reference sample. Due to the poor dissolution of all samples, no clear results were however obtained from the characterization of dissolved cellulose and regenerated cellulose films analysis. Thus, the use of test-ed chemolysis methods is not advisable if the aim is to use the cellulose fraction into regenerated products.

Nykyisin lainsäädäntö ja kuluttajien ympäristötietoisuus ajavat kohti tekstiilikierrätystä. Kuitu-kuitu kierrätystä pidetään ensisijaisena ja ainoana kestävänä menetelmänä. Monet puuvillapolyesterin kierrätysmenetelmistä kuitenkin vaativat kovat reaktio-olosuhteet, jotka aiheuttavat ei-toivottua puuvillafraktion sarveistumista.

Työssä tutkittiin puuvillan sarveistumista polyesterin kemolyysimenetelmissä. Saadut puuvillafraktiot ja kulutuksen jälkeinen vertailupuuvillanäyte analysoitiin useilla karakterisointimenetelmillä ja liukenevuustesteillä. Kahta ennallistamismenetelmää testattiin myös kemolyysissä esiintyneen kuidun sarventumisen vaikutusten poistamiseksi.

Odotetusti, sarveistumista tapahtui kemolyysimenetelmien aikana. Mikään kemolyysimenetelmistä ei kuitenkaan osoittautut muita paremmaksi. Kuitujen liukoisuus heikkeni kemolyysimenetelmissä, eikä vaikutuksia voitu poistaa palautusmenetelmillä. Liukoisuus parani kuitenkin kaikilla näytteillä entsymaattisella käsittelyllä. Kaikki entsyymikäsitellyt kemolyysinäytteet osoittivat myös parempaa liukoisuutta verrattuna käsittelemättömään vertailunäytteeseen. Näytteiden huonosta liukenemisesta johtuen selviä tuloksia liuenneen selluloosan ja regeneroitujen selluloosakalvojen karakterisoinnista ei saatu. Näin ollen testattujen kemolyysimenetelmien käyttö ei ole suositeltavaa, mikäli tavoite on käyttää selluloosaa liuottamisen kautta uusien tuotteiden valmistamiseen.