Χημική ανακύκλωση πολυεστερικής ίνας μέσω γλυκόλυσης με χρήση μικροκυματικής ακτινοβολίας
Creators: name: Καρέτσου, Νατάσα Γεωργίου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2024
Subjects: Τμήμα Χημικών Μηχανικών, Συνεργαζόμενα Τμήματα
Μηχανολόγων Μηχανικών
Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών
Χημείας

description: Το σημερινό σύστημα γρήγορης μόδας της κλωστοϋφαντουργίας και της βιομηχανίας ενδυμάτων, καθοδηγείται από τη φθηνή παραγωγή και ζήτηση των καταναλωτών, έχει μειώσει τη διάρκεια ζωής των ενδυμάτων και έχει αυξήσει σημαντικά τα απόβλητα. Πάνω από το 68% των σημερινών ινών εξάγεται από μη ανανεώσιμες πηγές, όπως τα ορυκτά καύσιμα, για την κατασκευή ρούχων, τα οποία αργότερα απορρίπτονται σε χώρους υγειονομικής ταφής είτε αποτεφρώνονται, με ιδιαίτερα χαμηλά ποσοστά ανακύκλωσης. Οι συνθετικές ίνες, ιδίως ο πολυεστέρας, κυριαρχούν στη βιομηχανία ένδυσης, συμβάλλοντας στις εκπομπές ρύπων, την πίεση των πόρων και την υποβάθμιση του περιβάλλοντος. Η μετατόπιση του κλάδου της μόδας προς ένα μοντέλο κυκλικής οικονομίας, συνοδεύεται από την αποτελεσματική ανακύκλωση των αποβλήτων κλωστοϋφαντουργίας. Η χημική ανακύκλωση αποσκοπεί στη διάσπαση των πολυμερικών αλυσίδων ώστε να μετατραπούν στα αρχικά μονομερή τους, τα οποία μπορούν να χρησιμοποιηθούν αντί για παρθένες πρώτες ύλες για την ανάπτυξη νέων προϊόντων. Η παρούσα μελέτη, επικεντρώθηκε στην γλυκόλυση της πολυεστερικής ίνας, η οποία αποτελεί μια πολλά υποσχόμενη μέθοδο αποπολυμερισμού. Συγκεκριμένα, εφαρμόστηκε γλυκόλυση με χρήση μικροκυματικής ακτινοβολίας χρησιμοποιώντας αιθυλενογλυκόλη και διαιθύλενογλυκόλη παρουσία οξικού μαγγανίου ως καταλύτη μετεστεροποίησης. Πραγματοποιήθηκε μια σειρά πειραμάτων για τις δύο γλυκόλες που επιλέχθηκαν για να αξιολογηθεί η απόδοση αποπολυμερισμού υπό διάφορες συνθήκες. Η βέλτιστη θερμοκρασία αντίδρασης βρέθηκε ότι ήταν οι 190 oC, όπου επιτεύχθηκε απόδοση ίση με 99,1 και 99,3 % για την αιθυλενογλυκόλη και διαιθύλενογλυκόλη αντίστοιχα. Έπειτα, τα προϊόντα της αντίδρασης γλυκόλυσης, απομονώθηκαν και χαρακτηρίστηκαν με φασματοσκοπικές τεχνικές. Οι χημικές δομές ταυτοποιήθηκαν με τη Φασματοσκοπία Υπερύθρου (FTIR) και η θερμική ανάλυση πραγματοποιήθηκε με τη Διαφορική Θερμιδομετρία Σάρωσης (DSC).
description: The current fast-fashion system of the textile industry driven by cheap production and increasing consumer demand, has reduced the life span of clothing and significantly increased fiber waste. More than 68% of fibers are extracted from non-renewable sources, such as fossil fuels to make clothes, which are later disposed in landfills or incinerated, with extremely low recycling rates. The apparel business is dominated by synthetic fibers, particularly polyester, which increases greenhouse gas emissions and environmental pollution. In order for the fashion industry to shift from a linear to a circular economy model, effective recycling of textile waste should be implemented. Chemical recycling aims to breakdown polymer chains into monomers, which can be used as virgin raw materials to develop new products. This study is focused on the glycolysis of polyester fiber, since it is a promising recycling method. Specifically, microwave glycolysis was applied using ethylene glycol and diethylene glycol in the presence of manganese acetate as a transesterification catalyst. A series of experiments were carried out for the two glycols to evaluate the depolymerization reaction performance under different conditions. The optimum glykolisis temperature was found to be 190 oC, and the yield achieved was 99.1 and 99.3 % for ethylene glycol and diethylene glycol respectively. The glycolyzed products were separated and characterized by spectroscopic techniques. The Fourier Transform Infrared (FTIR) spectroscopy was used to identify the chemical structures and Differential Scanning Calorimetry (DSC) was used for thermal analysis.