Culpado de contaminar el medio ambiente, el poliéster puede ayudar a salvarlo

Juan Hinestroza, profesor de ciencia de fibras y diseño de indumentaria Rebecca Q. Morgan '60, y un equipo multidisciplinario de químicos e ingenieros de Cornell han creado una manera de descomponer la ropa vieja de poliéster y reutilizar algunos de sus compuestos para fabricar una variedad de productos nuevos. - y alterar el ciclo de proliferación de residuos textiles.

Hace más de una década, el experto en textiles con desfase horario Juan Hinestroza aterrizó en Xintang, China, y dio un paseo cerca de un gran arroyo. Se dio cuenta de que el agua tenía un color extraño: azul índigo, debido a tintes, pigmentos y acabados altamente tóxicos arrojados por una fábrica textil vecina.

“Las caras de la gente parecían azules. Las casas eran azules. El aire era azul. Las plantas textiles arrojan contaminantes a los ríos, donde la gente nada, de donde obtiene agua para beber y cocinar”, dice Hinestroza, profesora Rebecca Q. Morgan '60 de ciencia de la fibra y diseño de indumentaria en la Facultad de Ecología Humana.

Juan Hinestroza en el Edificio de Ecología Humana.

"Fue entonces cuando supe que tenía que cambiar el enfoque de mi investigación", dice. “Como ingeniero químico y químico textil, me di cuenta de que podía ayudar a resolver algunos de estos problemas complejos: no desaparecen mágicamente”.

Ahora Hinestroza y un equipo multidisciplinario de químicos e ingenieros de Cornell están recurriendo a una caja de herramientas químicas para limpiar otro formidable enemigo ambiental: los desechos textiles de poliéster.

El equipo ha creado una manera de descomponer la ropa vieja de poliéster y reutilizar algunos de sus compuestos para fabricar telas resistentes al fuego, antibacterianas o sin arrugas, y para detener la proliferación de desechos de prendas en los vertederos.

Es un enfoque circular que está en línea con el Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente, que ha iniciado un esfuerzo mundial para poner fin al consumo excesivo de ropa en el mundo desarrollado. Según el programa, la cantidad de veces que se usa ropa ha disminuido un 36% en las últimas dos décadas.

En 2015, la Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. estimó que cada persona en Estados Unidos desecha más de 70 libras de textiles al año. Lo que es peor, según el informe, más del 85% de los residuos textiles acaban en los vertederos.

“Con el tiempo nos quedaremos sin espacio”, afirma Hinestroza. “Nos vamos a quedar sin países a los que podamos enviar nuestra basura textil. Las consecuencias son bastante tristes, pero la solución es posible y está en nosotros mismos”.

Interrumpir el negocio como de costumbre

Yelin Ko se encuentra ante el silencioso zumbido de una campana extractora de laboratorio en el Edificio de Ecología Humana y frente a tres agitadores magnéticos. Carga un dedal lleno de tiras coloridas de telas de poliéster en un pequeño matraz de fondo redondo y luego vierte una solución de hidróxido de sodio para cubrir el tejido.

Con agitación, un poco de calor aplicado, etanol y agua fría, esos pequeños trozos de tela de poliéster (hechos de tereftalato de polietileno, el tipo de sustancia con la que también se fabrican las botellas de plástico de refresco) se convertirán en una sopa de laboratorio.

Luego, los científicos pueden extraer los monómeros de la tela vieja de la sopa y usarlos para crear enlaces que se ensamblarán en estructuras organometálicas, o MOF. Estas estructuras MOF se pueden utilizar para crear revestimientos en la ropa que protegen a las personas de gérmenes o gases nocivos, para proteger a los bomberos del fuego u otros usos aún no imaginados, dice Ko, estudiante de doctorado en el campo de la ciencia de las fibras y beneficiario de una beca Fulbright que Trabaja en el laboratorio de Hinestroza.

"En lugar de utilizar disolventes tóxicos para recuperar los monómeros para unir los MOF, utilizamos etanol y agua como disolventes y recuperamos los monómeros mucho más rápido", afirma.

Phill Milner, profesor asistente de química y biología química en la Facultad de Artes y Ciencias, y Jin Suntivich, profesor asociado de ciencia e ingeniería de materiales en Cornell Engineering, también están trabajando con Hinestroza para desarrollar estas nuevas técnicas químicas.

En el laboratorio de Hinestroza se muestra una serie de estructuras organometálicas, reducidas a partir de fibra de poliéster. Cambios menores en la estructura química pueden generar una gran variedad de colores.

"Con las sales metálicas adecuadas, como algunas sales de cobre, podemos capturar químicamente la molécula orgánica de los monómeros recuperados de estos textiles digeridos", dijo Milner.

En 30 minutos, el poliéster se despolimeriza, de forma segura y sin destrucción del medio ambiente, a temperatura ambiente.

"Toda la química se rige por esta idea de autoensamblaje, que es que los propios componentes quieren convertirse en una estructura ordenada", dice Milner. Los científicos añaden sales de cobre a un ácido para crear una solución precursora, que luego incorporan a la sopa de poliéster despolimerizado. "El proceso natural continúa hasta que se construye una estructura ampliada, los MOF, que es lo que surge de la solución".

El equipo cree que las nuevas técnicas pueden alterar los procesos habituales de textiles y prendas de vestir, que según ellos son insostenibles, dice Suntivich, electroquímico y científico de materiales. “El reciclaje de plástico es obviamente un desafío, por lo que lo abordaremos en este contexto. Veo los MOF simplemente como una forma de permitir el reciclaje del material”.

Sin embargo, los profesores saben que para tener éxito, su técnica debe ser adaptable a las prácticas industriales existentes, dice Hinestroza.

Idealmente, el equipo espera que los fabricantes utilicen la química MOF en la infraestructura existente. “Siempre resulta complicado intentar incorporar nuevos equipos a nuevos procesos”, afirma. "Se puede desarrollar una química única, pero si se necesitan nuevos equipos para procesar el material, habrá mucha resistencia".

Agua de limpieza utilizando textiles.

Los textiles que incorporan estos MOF también pueden limpiar aguas teñidas y contaminadas, afirma Hinestroza.

Para que esto suceda, está reuniendo las nuevas técnicas químicas y su experiencia en filtración y ciencia de las fibras.

En proyectos de investigación anteriores, Hinestroza había creado materiales naturalmente fibrosos para capturar o descomponer selectivamente contaminantes fuertes como tintes de la fabricación textil, arsénico del fracking, mercurio y cianuro de la minería del carbón e insecticidas y fertilizantes de la producción agrícola.

La semilla de esos proyectos se plantó mientras Hinestroza viajaba por su Colombia natal. Se dio cuenta de que las bolsas grandes para envasar los granos de café estaban hechas de una fibra fuerte llamada fique. Bajo un microscopio, la fibra reveló cavidades donde el óxido de manganeso puede permanecer. Cuando la tela fibrosa se colocó en agua contaminada, el óxido de manganeso descompuso el 99% del tinte índigo en cuestión de minutos, aclarando el agua.

La estudiante de doctorado Yelin Ko trabaja en un laboratorio creando estructuras organometálicas a partir de poliéster reciclado.

En busca de un material local que hiciera lo mismo, Hinestroza pensó en utilizar fibra hecha de cáscaras de manzanas Cortland cultivadas en Cornell Orchards y tallos de uvas vendidas en Ithaca Farmers Market. Hace seis años, mostró cómo los nanorods creados con esos materiales naturales también podrían descomponer las toxinas en las vías fluviales.

Hinestroza piensa el mismo concepto, pero el uso de textiles del MOF podría ayudar a detener parte de la contaminación generada por la fabricación de textiles y prendas de vestir.

“Además de lugares en Asia, he visto escenarios dantescos de contaminación en lugares como Tirappur, India y muchos otros lugares de Centroamérica”, dice Hinestroza.

“He visto los colores de los ríos: violeta, verde o rosa”, dice. "A veces hay verdad en el humor, ya que puedes saber qué colores están de moda en Nueva York o París mirando los ríos en algunas de estas ciudades textiles".

Algunas empresas de moda afirman ser respetuosas con el medio ambiente en sus canales de redes sociales, dice Hinestroza, pero la realidad es bastante diferente. ”Las instituciones educativas, como Cornell, están en una posición única para ofrecer soluciones basadas en la ciencia capaces de abordar estos complejos problemas.

"Tenemos que encontrar respuestas para este negocio de manera proactiva, y esa es una motivación clave para nuestro trabajo de investigación", dice Hinestroza. "El problema amenazador no son sólo los residuos generados en la futura producción textil y de prendas de vestir, sino también los residuos y la contaminación que ya se han generado y que no desaparecerán de repente".

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