Elastane, the contaminant in textile recycling : New technologies for polymer recovery

Abstract

Elastane, commonly known as spandex, is a synthetic fibre which increases the stretchability and wear comfort of textile products. Due to its ability to stretch multiple times its origin length, it is used in a wide variety of fashion items such as sportswear, underwear and jeans. Despite all the merits in the wear phase, this polyurethane-based fibre acts as a contaminant when it comes to textile waste recycling. Fashion fabrics containing elastane were for a long time neglected for recycling because no technologies were able to process such waste streams. Motivated by the initiatives from the European Union on a transition from the polluting textile industry towards a circular economy, the separation of mixed fabrics was considered. This work introduces to the textile recycling contaminant elastane and provides fundamental technologies for future handling. A market assessment on textile fibre recycling reveals that a lot of effort is required from the European textile industry, legislatives and consumers to foster recycling, because currently not enough systems are running on commercial scale. Elastane shares in textiles are commonly detected by a standardised method with poor properties, but a faster, more reliable and more eco-friendly tool could be developed. This elastane quantification tool (EQT) is based on a polymer specific phenomenon and the tool was proven on different textile waste samples. Next to that a non-hazardous process was realised that separates elastane from polyester/elastane and polyamide/elastane textile waste in order to recover the main polymer materials. An organic solvent in the elastane separation process (ESP) dissolves elastane in only ten minutes and the solvent can be almost fully recovered through a three-step purification. It is even possible to combine this process with a biochemical method using enzymes to recycle three-material textile blends. Beyond that technologies, further research outcomes are included that support the optimisation of elastane separation.

Elastan, gemeinhin auch als Spandex bekannt, ist eine synthetische Faser, die die Dehnbarkeit und den Tragekomfort von Textilprodukten erhöht. Aufgrund ihrer Fähigkeit, sich um ein Vielfaches ihrer Ursprungslänge zu dehnen, wird es in einer Vielzahl von Modeartikeln wie Sportbekleidung, Unterwäsche und Jeans verwendet. Trotz aller Vorzüge in der Nutzungsphase ist diese Faser auf Polyurethanbasis ein Schadstoff, wenn es um das Recycling von Textilabfällen geht. Elastanhaltige Modeartikel wurden lange Zeit für das Recycling vernachlässigt, weil es keine Technologien gab, die solche Abfallströme verarbeiten konnten. Angeregt durch die Initiativen der Europäischen Union zum Übergang von der umweltverschmutzenden Textilindustrie zu einer Kreislaufwirtschaft wurde die Trennung von textilen Mischgeweben in Betracht gezogen. In dieser Arbeit wird die Textilfaser Elastan im Rahmen des Textilrecyclings eingeführt und es werden grundlegende Technologien für die künftige Handhabung vorgestellt. Eine Marktanalyse des Recyclings von Textilfasern zeigt, dass die europäische Textilindustrie, die Gesetzgeber und die Verbraucher große Anstrengungen unternehmen müssen, um das Recycling zu fördern, da derzeit nicht genügend Systeme im kommerziellen Maßstab verfügbar sind. Der Elastananteil in Textilien wird üblicherweise mit einer standardisierten Methode mit überwiegenden Nachteilen ermittelt, jedoch konnte eine schnellere, zuverlässigere und umweltfreundlichere Messmethode entwickelt werden. Diese Methode zur Quantifizierung von Elastan (EQT) basiert auf einem polymerspezifischen Phänomen und wurde an verschiedenen Textilabfallproben getestet. Daneben wurde ein ungefährliches Verfahren realisiert, das Elastan von Polyester/Elastan und Polyamid/Elastan Textilabfällen trennt, um die wichtigsten Polymermaterialien zurückzugewinnen. Ein organisches Lösungsmittel im Elastan-Trennverfahren (ESP) löst Elastan in nur zehn Minuten auf und das Lösungsmittel kann durch eine dreistufige Reinigung nahezu vollständig zurückgewonnen werden. Es ist sogar möglich, dieses Verfahren mit einer biochemischen Methode unter Verwendung von Enzymen zu kombinieren. Darüber hinaus sind weitere Forschungsergebnisse enthalten, die die Optimierung der Elastabtrennung unterstützen.