Aarhus Universitets segl

Forskere opfinder teknologi til at genanvende tøj, som før blot blev brændt

Teknologien kan adskille de forskellige fibre i tøjet, så de kan oprenses og bruges igen.

I dag er det nærmest umuligt at genanvende tøj som er vævet med blandingsfibre. Løbetøj er eksempelvis oftest lavet af en blanding af elastan, der giver tøjet stræk og tilpasningsevne, og enten bomuld, merinould eller nylon. Ny teknologi gør det muligt at adskille fibrene, så de kan genanvendes. Foto: Colourbox.dk

Når du trækker i et par løbetights og sjosker gennem skoven, sidder bukserne behageligt, fordi de indeholder elastan. Materialet er elastisk og gør, at bukserne strækker sig og tilpasser sig kroppen.

Men når elastanfibre blandes med bomuld, uld, nylon eller andre fibre, som det er tilfældet i rigtig meget tøj i dag, bliver tøjet nærmest umuligt at genbruge. Det er nemlig ekstremt svært at skille de forskellige fibre fra hinanden – og det gør, at materialerne i tøjet ikke kan genanvendes.

Tøj og tekstiler er da også nogle af de materialer, vi er dårligst til at genanvende. Kun omkring seks procent af det tøj, vi smider ud i de danske husholdninger, bliver genanvendt. Til sammenligning bliver 32 procent af alt plastemballage genanvendt i Danmark.

Men det kommer måske til at ændre sig, fortæller adjunkt Steffan Kvist Kristensen fra Interdisciplinary Nanoscience Center på Aarhus Universitet. Han står sammen med en række kolleger bag en ny teknologi, der kan adskille de sammenvævede fibre i tøj.

- Vi har udviklet en metode til at fjerne elastan helt fra nylon. Med bomuld er vi ikke helt i mål endnu, for en del af bomuldsfibrene bliver nedbrudt i processen. Vi tror dog, at vi kan skrue lidt på nogle knapper og løse det problem, siger han og fortsætter:

- Vi får med andre ord adskilt materialerne - og det betyder, at vi i fremtiden vil kunne genanvende langt flere af vores tekstiler.
 

Lægger tøjet i en stor trykkoger

Det er ikke nemt at skille elastan og andre fibre fra hinanden, når de først er vævet sammen. Tøjet bliver nemlig lavet ved at hovedfibre, såsom nylon eller bomuld, tvindes omkring elastan, som består af lange kæder af molekyler. 

Kun ved at bryde de lange kæder, falder fibrene fra hinanden, forklarer Steffan Kvist Kristensen.

- De mange led i elastankæden er låst sammen med et lille molekyle kaldet en diamin. Ved at varme tøjet op til 225 grader og tilsætte en bestemt alkohol, har vi fundet en metode til at nedbryde bindingerne i elastan. Når det sker, falder kæderne fra hinanden og materialerne adskilles.

- Hele processen sker i bund og grund i en stor trykkoger, som vi putter tekstilerne i. Vi tilsætter lidt alkohol og lidt base og varmer det op. Så står det og koger i lidt over fire timer, og når vi åbner låget igen, har vi de forskellige fibre adskilt.

Opfundet under 2. Verdenskrig

Da japanerne angreb Pearl Harbor den 7. december 1941, mistede USA ikke blot flere tusind soldater, hundredvis af fly og flere af deres største krigsskibe. Landet mistede adgang til omkring 90 procent af den naturgummi, de var så afhængige af. Ligesom tyskerne begyndte de derfor at producere syntetisk gummi.

Efter krigen førte produktionen til syntetisk gummi til opdagelsen af en række afledte kunstfibre, der kunne bruges i tekstiler. Et af de produkter var elastan.

I 1958 opfandt kemikeren Joseph Shivers elastan – eller Spandex som det ofte kaldes i USA. Siden har fibrene sneget sig ind i mere og mere af vores tøj.

Kilder: The National WWII Museum, National Inventors Hall of Fame og CSUSB ScholarWorks

Afløbsrens er den hemmelige ingrediens

Fordi de fleste fibre i tøjet gerne skal kunne genbruges, kan Steffan Kvist Kristensen og kollegerne ikke tilsætte alt for kradse kemikalier. Derfor bruger de alkohol og tilsætter en base bestående af kaliumhydroxid.

- Kaliumhydroxid er en af hovedingredienserne i almindelig afløbsrens. Vi fandt ud af, at når vi tilsatte det, gik processen hurtigere. Det øger simpelthen hastigheden af den kemiske reaktion, siger han.

Hvorfor det helt præcist sker, ved han ikke, men i hvert fald bliver bindingerne i elastanen brudt.

- Vi er ret sikre på, at kaliumhydroxid øger reaktiviteten af vores alkohol. Enten det eller også bliver bindingerne en smule nedbrudt af kaliumhydroxid, så alkoholen har lettere ved at få fat og bryde dem helt. siger han.

Håber at tøjbranchen vil gribe teknologien

Indtil nu har Steffan Kvist Kristensen og kollegerne kun lavet forsøg med to nylonstrømper ad gangen. Teknologien er derfor ikke klar til at blive implementeret på en industriel skala endnu. Det vil kræve, at meget større mængder tøj kan nedbrydes ad gangen.

- Vi kan godt skalere det en smule op, men vi møder hurtigt begrænsninger på grund af vores udstyr. Det er op til industrien at tage teknologien og skalere den op, siger han.

Ifølge Steffan Kvist Kristensen findes faciliteterne til at udnytte teknologien i en stor skala dog ikke i Danmark. Her er man nødt til at bevæge sig syd for grænsen.

-  Vi har en meget lille kemisk industri i Danmark, men i Tyskland har de derimod nogle af de største anlæg i verden. Hernede vil de højst sandsynligt kunne bruge vores metode til at genanvende store mængder fibre fra tøj med elastan i.

- Hvis vi skal lykkes med det, er vi nødt til at få de store kemiske anlæg med. De skal dog kunne se en forretningsmodel i at aftage de genanvendte materialer og bruge dem i produktionen af nye fibre. Hvis ikke, vil det aldrig tage fart.

Bag om forskningen

Studietype:
Eksperimental kemi

Ekstern finansiering:
Studiet har modtaget støtte fra Innovationsfonden, Carlsbergfondet, Danmarks Grundforskningsfond og The Novo Nordisk Foundation CO2 Research Center (CORC).

Interessekonflikt:
Aarhus Universitet er medejer af patentet WO2023194469, som dækker over den kemiske proces med alkohol, der nedbryder elastan. En proces, der blev udviklet og patenteret i forbindelse med et andet forsøg, hvor forskerne nedbrød polyurethan, som er hovedingrediensen i skum til madrasser og sofaer. Aarhus Universitet kan altså potentielt set tjene på industriel interesse i teknologien.

Link til videnskabelig artikel:
Selective chemical disassembly of elastane fibres and polyurethane coatings in textiles

Kontaktinfo:
Steffan Kvist Kristensen
Adjunkt
Interdisciplinary Nanoscience Center (iNANO)
Mail: skk@inano.au.dk
Tlf.: +45 28 15 41 00

Troels Skrydstrup
Professor
Interdisciplinary Nanoscience Center (iNANO)
Mail: ts@chem.au.dk
Tlf.: +45 28 99 21 32

Jeppe Kyhne Knudsen
Journalist og videnskabsformidler
Mail: jkk@au.dk
Tlf.: +45 93 50 81 48