Resumen

De acuerdo con un informe de de la ONU sobre Comercio y Desarrollo (UNCTAD, por sus siglas en inglés) la industria de la moda es la segunda más contaminante del mundo y utiliza 93 millones de metros cúbicos de agua al año, un volumen suficiente para satisfacer las necesidades de cinco millones de personas. Además muchos de estos desperdicios son tirados al mar, liberando microplásticos con implicaciones que aún no conocemos. La finalidad de este proyecto es desarrollar un método que permita separar las fibras naturales de las sintéticas en distintas prendas para que estas puedan ser desechadas o reutilizadas de una forma más sustentable contribuyendo a un mejor manejo de residuos. Para dicho método se sumergen muestras de telas con distintas proporciones de fibras naturales y sintéticas en un solvente orgánico con agitación periódica; se recuperan las muestras tras y se dejan secar. Posteriormente se analizan las muestras para determinar cambios en la elasticidad o señales de desgaste en las muestras para establecer la  eficiencia del procedimiento en los distintos materiales.

Pregunta de Investigación

Planteamiento del Problema

Los productos textiles, a pesar de su diversidad de materiales, los podemos considerar como polímeros. Los polímeros son moléculas grandes que forman cadenas de unidades más simples llamadas monómeros. En el caso de las fibras textiles, se pueden catalogar en tres tipos de acuerdo a su materia prima: naturales (de origen natural), artificiales (celulosa o proteína) o sintéticos (producto de síntesis) (Piñón Arjona, sin fecha). Para formar un textil es necesario hilar fibras y en varios textiles comerciales es común encontrar una mezcla entre los distintos tipos de fibra, lo que hace difícil su clasificación como orgánico e inorgánico, motivo por el cual en México la mayoría de los desechos son incinerados (Soriano et al, 2022).

Antecedentes

La industria textil es una de las más contaminantes a nivel mundial. De acuerdo a datos de las Organización de las Naciones Unidas (ONU) en el 2019 la producción de ropa y calzado produce 8% de los gases de efecto invernadero y consume 20% del desperdicio total de agua a nivel global (Villemain, 2019). Esto ha sido acrecentado con tendencias como el fast fashion que hace alusión a los volúmenes de ropa producida por la industria de la moda que ofrece a los consumidores cambios constantes de colecciones a bajo costo que alienta a comprar y desechar ropa frecuentemente (Vilemain, 2019). De acuerdo a la Procuraduría Federal del Consumidor (PROFECO), la producción excesiva de ropa genera emisiones  de gases de efecto invernadero y contaminantes en todo el ciclo de vida de la prenda, desde la producción de materias primas, fabricación, transporte, exposición y uso de las prendas, hasta su eventual descarte (PROFECO, 2022).

Ante este problema han surgido distintas alternativas que intentan disminuir el impacto ambiental y social de la industria de la moda con esquemas de recolección o fabricación de ropa a partir de materiales reciclables, contribuyendo a procesos de moda circular y suprarreciclaje (o upcycling en inglés) (Pastrana Granados, 2021). El upcycling es el proceso en el cual los desechos son transformados en productos de mayor calidad y valor ecológico (BBVA, 2023).

La industria de la moda ha sido de las primeras en tomar medidas de suprarreciclaje, pero incluso con estas medidas se estima que el 50% de las prendas producidas en un esquema de fast fashion en un año terminan en la basura (BBVA, 2023).

Objetivo

Se pretende con este proyecto lograr la separación entre fibras naturales y sintéticas para mejorar su proceso de reciclaje y garantizar modalidades de consumo y producción sostenibles, ubicándose así dentro del objetivo 12 de la agenda de desarrollo sostenible de la ONU,  y evitar que dichos residuos contaminan los ambientes naturales, mejorando la calidad de vida de comunidades marginadas

Justificación

Debido a que en México, la mayoría de los materiales textiles son  incinerados cuando son desechados, buscamos una forma de separar fibras naturales y sintéticas de los tejidos y proveer de un método para mejorar los residuos de este material, y ya que las fibras naturales y sintéticas poseen diferencias en su resistencia a solventes orgánicos y condiciones de temperatura, siendo las fibras sintéticas mas susceptibles a ser degradadas.

Hipótesis

Las fibras sintéticas pueden ser separadas de las naturales al someter los textiles a tratamientos de calor y disolución con distintos solventes orgánicos.

Método (materiales y procedimiento)

Los materiales utilizados para este proyecto fueron los siguientes.

1.- Telas: Se tomaron muestras de 9 tipos de telas que se detallan en la Tabla 1.

Tabla 1. Telas utilizadas y composición

2.- Solventes orgánicos. Se utilizaron 4 solventes orgánicos que se detallan en la Tabla 2.

Tabla 2. Solventes utilizados y composición.

Los pasos que se siguieron para la elaboración de la resina fueron los siguientes.

1. Recolección de materias. Durante un periodo de dos semanas se recolectaron diversas telas a partir de retazos o ropa en desuso  Posteriormente buscamos distintos solventes orgánicos de origen comercial y técnico para realizar las pruebas.
2. Pruebas preliminares. A partir de pruebas realizadas anteriormente (trabajo escolar no publicado) colocamos 10 gr de tela y los colocamos en vasos de precipitado de 500 mL, con 250 mL durante 2 semanas. Pasado el tiempo pusimos a secar las muestras y observamos su efecto.
3. Pruebas de solubilidad. En tubos de ensayo colocamos pequeñas muestras de aproximadamente 5 x 5 cm con aproximadamente 5 mL de cada uno de los solventes. Los dejamos reposar durante una semana, y observamos si hubo cambios en la tela.
4. Pruebas de calor. Con una parrilla de calentamiento colocamos los tubos en un baño maría monitoreando su temperatura con un termómetro para evitar que los solventes llegaran a su punto de ebullición de 10 a 20 minutos por muestras.
5. Pruebas cualitativas. Al concluir las pruebas de calor, secamos las muestras y checamos si la elasticidad había cambiado o si presentaban señales de degradación. Si este fue el caso se procedió a realizar una observación con un microscopio estereoscópico

Galería Método

Resultados

Realizamos 4 pruebas preliminares con las siguientes telas: poliéster, algodón, algodón con poliéster y mezclilla de los cuales no se observó efecto alguno. 

Para las pruebas de solubilidad aumentamos el rango a 24 pruebas, de las cuales solo observamos una disolución del colorante en el caso de la lycra con algodón y mezclilla. y pudimos observar que se desprendían pequeños residuos en los solventes. Se observó que la lycra sometida a tolueno y benceno mostró señales de degradación. Los resultados se muestran en la tabla 3.

Tabla 3. Resultados de las pruebas de solubilidad.

Se sometieron las 24 muestras a pruebas de calor a distintos puntos de ebullición. En una muestra (polivinilo con acetona) se observó una separación de dos capas, En 12 de las 24 muestras sometidas a calor se observó cambios en la elasticidad, siendo la disminución de la elasticidad el resultado más evidente. Los resultados quedaron registrados en la tabla 4.

Tabla 4. Resultados de las pruebas de calor y elasticidad.

Galería Resultados

Discusión

Los  resultados de nuestras pruebas preliminares no tuvieron presentaron significativos, sin embargo estudios previos mostraron que es posible disolver fibras sintéticas utilizando acetona pura comercial (resultados no publicados). No fue posible replicar este resultado porque en el estudio no se especificó la tela utilizada y las condiciones en las que se realizó el experimento. 

Pero en las siguientes pruebas donde sometimos 24 muestras a los 4 solventes menciones obtuvimos los siguientes resultados:

1. El colorante se disolvió en gran cantidad , específicamente el de color rosa, utilizado en la lycra con algodón, y el azul, utilizado en la mezclilla.
2. Se encontraron restos en el líquido solvente tras días de haber sido aplicado en las telas. La suposición que se hizo es que estos se tratan de microplásticos.
3. Hubo un desgarre visible en la lycra sometida a benceno y tolueno.

Estos resultados mostraron que los distintos solventes tienen efectos distintos en las telas, sin embargo creemos que es necesario para trabajos posteriores probar con telas distintas (de tipo artificial) y solventes (nitrobenceno y dimetilformamida).

El proceso de disolución en las muestras tomó aproximadamente dos semanas para que se vieran cambios en las muestras, independientemente del solvente utilizado. esto incluso aplicando calor a las muestras. Para acelerar el proceso y de acuerdo a la información consultada (Piñón Arjona, sin fecha) pruebas posteriores podrían realizarse con ácidos, que por motivos de seguridad, omitimos en nuestro experimento.

 Posteriormente, tras las pruebas de calor a las cuales fueron sometidas estas mismas muestras, pudimos encontrar que en el polivinilo sometido en acetona se separó una fibra sintética de una fibra natural, existe la posibilidad de que se deba a un pegamento que se haya disuelto gracias a la acetona. De las 12 pruebas en donde se percató un cambio en la elasticidad de la tela se observó que todas las muestras constituían fibras de tipo sintético, creemos que estos cambios se debieron a una reacción de despolimerización parcial que acortó las fibras dentro del textil modificando así su elasticidad. pero no fue posible lograr un desprendimiento o disolución de las fibras naturales y sintéticas en las muestras

Adicionalmente creemos que las pruebas cualitativas realizadas pueden ser complementadas con algunas pruebas cualitativas para probar de manera medible resultados en el estiramiento y desgarro de las telas. Dichas pruebas podrán realizarse con ayuda de un dinamómetro y pesas estándares, pero esta posibilidad podría realizarse con perspectiva a trabajos futuros.

Conclusiones

Encontramos en una de nuestras pruebas (polivinilo con acetona, sometido a calor), que es posible separar fibras naturales y sintéticas utilizando solventes orgánicos. En varias de muestras pruebas, aunque no se logró una separación total, si se percibió un cambio en la elasticidad, probando que los solventes orgánicos tienen un efecto sobre las fibras que componen el textil, pero no la suficiente para separarlo.

El proceso de separación es lento, por lo que en una escala industrial podría no ser conveniente por motivos comerciales, sin embargo creemos que la adición y pruebas con ácidos pueden acelerar este proceso, con la desventaja que por tratarse de un compuesto corrosivo se tenga que manejar estrictas medidas de seguridad y cuidado para las muestras, por lo que hace de este proceso una posibilidad que debe de valorarse con cuidado.

Sin embargo esto demuestra la posibilidad de llevar a cabo una separación entre fibras naturales y sintéticas para mejorar los residuos de tipo textil, Trabajos posteriores podrían ampliar los tipos de textiles y solventes que sean más adecuados para llevar este tratamiento. En la actualidad creemos nosotros que la mejor alternativa para el manejo de residuos textiles sigue siendo el upcycling, además de que con esta alternativa se alimenta una economía circular que beneficie al ambiente y modalidades de consumo sostenibles, en beneficio de comunidades marginadas y  generando así productos de mayor valor tanto ecológico como económico. 

Bibliografía

Villemain Cyril. 2023. El costo de estar a la moda,Consultado el 19 de Octubre de 2023 ,https://news.un.org/es/story/2019/04/1454161

Procuraduría Federal del Consumidor. 2022 Adiós a tu ropa, pero con responsabilidad. Consultado el 19 de Octubre de 2023 ,https://www.gob.mx/profeco/documentos/adios-a-tu-ropa-pero-con-responsabilidad?state=published#:~:text=La%20producci%C3%B3n%20de%20ropa%20y,a%20un%20cami%C3%B3n%20de%20basura.

Pastrana Granados, M. 2021. Fast fashion. ¿Moda o contaminación?. Jóvenes en la ciencia. Vol. 12. Agosto de 2021. Universidad de Guanajuato.

Banco Bilbao Vizcaya Argentaria(BBVA). (1670972023). ¿Qué es el “upcycling” o suprarreciclaje de residuos?. Consultado el 21 de Septiembre de 2023 https://www.bbva.com/es/sostenibilidad/que-es-el-upcycling-o-suprarreciclaje-de-los-residuos/

Piñón Arjona, Raquel. Sin fecha de publicación. Fibras sintéticas y especiales. Consultado el 18 de octubre de 2023. https://fibrassinteticasyespecialesraquel.wordpress.com/3-1-identificacion-de-las-fibras/

Soriano, F., Paz, R y Resendiz, A. 2022. La industria de la moda: la segunda más contaminante del mundo. Consultadoel 19 de octubre del 2022. https://unamglobal.unam.mx/global_revista/la-industria-de-la-moda-la-segunda-mas-contaminante-del-mundo/

Summary

Research Question

Problem approach

Background

Objective

Justification

Hypothesis

Method (materials and procedure)

Method Gallery

Results

Results Gallery

Discussion

Conclusions

Bibliography