Зеленый текстиль — это ткани или волокна, произведенные для замены экологически вредного текстиля и минимизации воздействия на окружающую среду . Зеленый текстиль (или экотекстиль) является частью устойчивой моды и экологически чистых тенденций, предлагая альтернативы в противном случае загрязняющим продуктам традиционной текстильной промышленности , которая считается наиболее экологически вредной отраслью .
Под «зеленым» текстилем также понимают одежду или аксессуары, изготовленные с использованием органических или переработанных материалов, с меньшим количеством упаковки и с более энергоэффективным производством.
Шелк — традиционный текстильный материал, состоящий из фиброина шелка и серицина. [1] Обычно эти два материала в шелке требуют предварительного разделения, прежде чем шелк можно будет далее обработать для изготовления одежды. Традиционные методы текстильной обработки включают мыло, щелочь или и то, и другое для дегуммирования текстильного шелка. Ультразвуковое дегуммирование — это более экологичный процесс дегуммирования, который исследуется. Он включает дегуммирование посредством сонификации, которое контролирует быстрый переход золя в гель фиброина шелка для образования гидрогеля, регулируя структуру белка для получения материалов на основе белка.
Конопля ( Cannabis sativa ) — это материал, используемый для производства тканей по более низкой стоимости, чем синтетические полимеры. Волокна конопли состоят из целлюлозы, гемицеллюлозы, пектина, лигнина и эфирного воска. Наличие целлюлозы позволяет конопле иметь хорошую впитываемость воды, комфорт и стабильность во время текстильной обработки. Продолжаются исследования по включению натурального экстракта граната в конопляные ткани для улучшения их окрашиваемости и антибактериальных свойств. [2]
Лиоцелл — это легкое целлюлозное волокно, которое создается путем растворения древесной массы. Существует три общих подхода к созданию лиоцелла: физическое смешивание, химическая реакция и последующая обработка. [3] Лиоцелл пользуется предпочтением, а не его предшественник, вискозное волокно, потому что процесс производства лиоцелла не включает летучий и пахучий дисульфид углерода. Лиоцелл на 50% более абсорбирующий, чем традиционный хлопок, и требует меньше энергии и воды для производства, т. е. химикаты, используемые для производства волокон, управляются в замкнутой системе. [4]
Зеленый текстиль обрабатывается наночастицами , синтезированными зелеными . Наночастицы считаются легко синтезируемыми, экологически чистыми и биосовместимыми по своей природе. Поскольку текстиль является материалом-хозяином для развития микробной инфекции, существует потребность в антимикробной одежде. Покрытие текстильных поверхностей с использованием наночастиц или синтез наночастиц in situ с тканями является новой тактикой в получении высококачественного зеленого текстиля.
Типы наночастиц
1. Наночастицы серебра
Наночастицы серебра, также известные как наносеребро , широко используются в биомедицинских областях из-за их выдающейся антимикробной природы. [5] Они также применимы в текстильной, косметической, электронной, лакокрасочной промышленности, пищевой промышленности и медицинских областях. Наносеребро синтезируется полисахаридами, извлеченными из различных морских макроводорослей ( Colpomenia sinuosa , Jania rubins , 'Pterocladia capillacae и Ulva fasciata ). Кластеры серебра-поли(акрилатов) могут быть синтезированы путем восстановления нитрата серебра. [6] Наносеребро является наиболее распространенной наночастицей, используемой в зеленом текстиле. Это природный антимикробный агент, который действует как катализатор для дезактивации грибков, вирусов и бактерий, необходимых для потребления кислорода. Он также не наносит вреда химии человеческого организма.
2. Наночастицы золота
Частицы золота, называемые коллоидным золотом при диспергировании в воде, используются в текстильной промышленности. Диаметр частиц варьируется от 1 до 100 нм. Функционализация текстиля с использованием наночастиц золота улучшилась в последние годы. Зеленый синтез наночастиц золота выполняется на хлопчатобумажных тканях с помощью синтеза in-situ для функционализации, популяризированного для целлюлозного материала. [7] Он обрабатывается путем промывания хлопчатобумажной ткани водными растворами HAuCl4 в различных концентрациях. Частицы золота были обнаружены с эффективным восстановлением 4-нитрофенола с использованием борогидрида натрия. Хлопчатобумажные ткани, обработанные наночастицами золота, привели к улучшению антибактериальной активности, способности ткани блокировать УФ-излучение и улучшению рамановских признаков красителей на ткани.
Лакказа — это мультимедная оксидаза, которая катализирует окисление одного электрона широкого спектра фенольных и нефенольных соединений до радикальных форм. Ферменту требуется молекула кислорода в качестве косубстрата для катализа и дает воду в качестве единственного побочного продукта. Катализируемый лакказой синтез молекул красителей представляет собой более экологичный выбор для снижения воздействия на окружающую среду традиционных процессов синтеза. Считается, что лакказа отвечает потребностям текстильной промышленности с точки зрения производительности, поскольку она доказала свою эффективность в окрашивании нейлоновых и шерстяных волокон. Также оказалось, что лакказа затрудняет поддержание низкой чистоты и однородности производимых красителей.
Влажная обработка — это обработка текстильных субстратов красителями и химикатами. [9] При обычной влажной обработке текстиля используется чрезмерное количество токсичных и опасных химикатов, а также потребляется чрезвычайно большое количество воды.
Внедрение новых би- и многофункциональных реактивных красителей позволило значительно сократить потребление энергии и воды, по крайней мере, наполовину. Это обусловлено его улучшенными свойствами в истощении красителя, что позволяет использовать более низкие температурные условия. [10]
Открытие биоразлагаемых красителей с улучшенными фиксирующими свойствами. Альтернативные варианты красителей, такие как предварительно восстановленная сера и нерастворимые в воде красители, не требующие восстанавливающих агентов, сделали процессы окрашивания гораздо более экологичными. Зеленые восстановители, такие как восстановители на основе сахара, обычно используются для замены неэкологичных восстановителей, таких как сульфат натрия. [11]
Ионные жидкости использовались в качестве зеленых растворителей для повышения устойчивости мокрой обработки. Исследования показали, что неводные растворители потенциально могут заменить потребление воды при мокрой обработке. [12] Это приводит к экономии энергии за счет косвенного снижения использования воды. Ионные жидкости обладают высокими растворяющими свойствами, нелетучи и имеют низкое давление паров, что позволяет отнести их к восстанавливаемым зеленым растворителям, которые не производят выбросов и являются экотоксичными. [13]
Путем нейтрализации
Нейтрализация — это первичная обработка, при которой взвешенные твердые частицы удаляются с помощью методов седиментации, флотации, флокуляции и коагуляции.
Анаэробные Бактерии
Вторичный процесс очистки заключается в использовании анаэробных бактерий и микроорганизмов на поверхности сточных вод. Роль этих бактерий заключается в уменьшении количества ила и способности производить метан. Это, в свою очередь, может быть использовано в качестве альтернативного источника энергии. Дополнительным преимуществом этой очистки является то, что фосфор также может быть удален. [14]
Окисление
Третичная очистка воды от загрязнения осуществляется с помощью окислительно-восстановительных реакций. Используя окислительно-восстановительные реакции, можно использовать химическое окисление для удаления цвета и запаха, органических и неорганических соединений из сточных вод. Это обрабатывается с использованием определенных диапазонов pH для осаждения. [15] Также можно использовать окисление углерода. Используя активированный уголь из ряда коммерческих пористых материалов на основе углерода, можно удалять органические микрозагрязнители из сточных вод. Преимущество заключается в том, что он не образует побочных продуктов окисления, таким образом, отличаясь от обычного процесса окисления.