Pre više od jedne decenije, stručnjak za tekstil Huan Hinestroza sleteo je u Ksintangu u Kini i prošetao blizu velikog potoka. Primetio je da je voda čudne boje – indigo plave, od visoko toksičnih boja, pigmenata i završnih obrada bačenih iz susedne fabrike tekstila.
„Lica ljudi su bila plava. Kuće su bile plave. Vazduh je bio plav. Tekstilne biljke bacaju zagađivače u reke — gde ljudi plivaju, gde ljudi dobijaju vodu za piće i kuvanje“, kaže Hinestroza, Rebeka K. Morgan ’60 profesor nauke o vlaknima i dizajnu odeće na Fakultetu za ljudsku ekologiju.
„Tada sam znao da moram da promenim fokus svog istraživanja“, kaže on. „Kao hemijski inženjer i tekstilni hemičar, shvatio sam da mogu da pomognem u rešavanju nekih od ovih složenih problema — oni ne nestaju magično.
Sada Hinestroza i multidisciplinarni tim Cornell hemičara i inženjera posežu u kutiju sa hemijskim alatima kako bi očistili još jednog strašnog neprijatelja životne sredine: poliester tekstilni otpad.
Tim je stvorio način da razbije staru poliestersku odeću i ponovo upotrebi neka od njenih jedinjenja za izradu tkanina koje su otporne na vatru, antibakterijske ili bez bora – i da zaustavi širenje otpada od odeće na deponijama.
To je kružni pristup koji je u skladu sa Programom Ujedinjenih nacija za životnu sredinu, koji je započeo napore širom sveta da okonča prekomernu potrošnju odeće u razvijenom svetu. Broj nošenja odeće smanjio se za 36 odsto u poslednje dve decenije, prema programu.
U 2015, američka Agencija za zaštitu životne sredine procenila je da svaka osoba u Sjedinjenim Državama odbaci više od 70 funti tekstila godišnje. Što je još gore, navodi se u izveštaju, više od 85 odsto tekstilnog otpada taloži se na deponijama.
„Na kraju će nam ponestati prostora“, kaže Hinestroza. „Ponestaje nam zemalja u koje možemo da šaljemo naše tekstilno smeće. Posledice su prilično tužne, ali rešenje je moguće i ono je u nama samima. Huan Hinestroza, profesor nauke o vlaknima i dizajnu odeće Rebecca K. Morgan ’60, i multidisciplinarni tim hemičara i inženjera iz Kornela, stvorili su način da razbiju staru poliestersku odeću i ponovo iskoriste neka od njenih jedinjenja za pravljenje raznih novih proizvoda – i da poremete ciklus proliferacije tekstilnog otpada. Zasluge: Rajan Jang / Univerzitet Kornel
Ielin Ko stoji ispred tihog zujanja laboratorijske nape u zgradi Human Ecologi i suočava se sa tri magnetne mešalice. Ona stavlja naprstak pun šarenih traka poliesterskih tkanina u malu pljosku sa okruglim dnom, a zatim sipa rastvor natrijum hidroksida da prekrije tekstil.
Uz mešanje, malo primenjene toplote, etanola i rashladne vode, ti sićušni komadi poliesterske tkanine — napravljeni od polietilen tereftalata, vrste mešavine od koje se prave i plastične flaše sode — postaće laboratorijska supa.
Naučnici zatim mogu da izvuku monomere stare tkanine iz supe i da ih koriste za stvaranje linkera koji će se sastaviti u metalno-organske okvire ili MOF. Ove MOF strukture se mogu koristiti za stvaranje premaza na odeći koji štite ljude od klica ili štetnih gasova, za zaštitu vatrogasaca od požara ili drugih upotreba koja još nisu zamišljena, kaže Ko, doktorant u oblasti nauke o vlaknima i dobitnik Fulbrajtove stipendije koji radi u Hinestrozinoj laboratoriji.
„Umesto da koristimo toksične rastvarače za obnavljanje monomera za povezivanje MOF-a, mi koristimo etanol i vodu kao rastvarače – i obnavljamo monomere znatno brže“, kaže ona.
Fil Milner, docent hemije i hemijske biologije na Koledžu umetnosti i nauka, i Jin Suntivič, vanredni profesor nauke o materijalima i inženjeringa u Cornell Engineering, takođe rade sa Hinestrozom na razvoju ovih novih hemijskih tehnika.
„Sa pravim solima metala, poput nekih soli bakra, možemo hemijski da zgrabimo organski molekul iz monomera dobijenih iz ovih digestiranih tekstila“, rekao je Milner.
U roku od 30 minuta poliester se depolimerizuje — bezbedno i bez uništavanja okoline — na sobnoj temperaturi.
„Sva hemija je vođena ovom idejom samosastavljanja, a to je da same komponente žele da postanu uređena struktura“, kaže Milner. Naučnici dodaju soli bakra u kiselinu da bi stvorili rastvor prekursora, koji zatim unose u supu od depolimerizovanog poliestera. „Prirodni proces se nastavlja sve dok se ne izgradi proširena struktura – MOF – što je ono što proizlazi iz rešenja.“
Tim veruje da nove tehnike mogu poremetiti uobičajene procese tekstila i odeće, za koje kažu da su neodrživi, kaže Suntivič, elektrohemičar i naučnik o materijalima. „Reciklaža plastike je očigledno izazov, tako da ćemo se o tome baviti u ovom kontekstu. Na MOF gledam samo kao na način da omogućim recikliranje materijala.“
Međutim, profesori znaju da da bi uspeli, njihova tehnika mora biti prilagodljiva postojećoj industrijskoj praksi, kaže Hinestroza.
U idealnom slučaju, tim se nada da proizvođači koriste MOF hemiju u postojećoj infrastrukturi. „Pokušaj da se nova oprema ugradi u nove procese je uvek težak“, kaže on. „Možete razviti jedinstvenu hemiju, ali ako vam je potrebna nova oprema za obradu materijala, onda će biti mnogo otpora.“
Tekstil koji uključuje ove MOF takođe može očistiti obojene i zagađene vode, kaže Hinestroza.
Da bi se to desilo, on spaja nove hemijske tehnike i svoju stručnost u filtraciji i nauci o vlaknima.
U ranijim istraživačkim projektima, Hinestroza je stvorio prirodno vlaknaste materijale za selektivno hvatanje ili razlaganje oštrih zagađivača kao što su boje iz tekstilne proizvodnje, arsen iz frakinga, živa i cijanid iz rudarstva uglja, i insekticidi i đubriva iz poljoprivredne proizvodnje.
Seme tih projekata je zasađeno dok je Hinestroza putovao u svoju rodnu Kolumbiju. Primetio je da su velike kese za pakovanje kafe u zrnu napravljene od jakog vlakna zvanog fikue. Pod mikroskopom, vlakno je otkrilo šupljine u kojima mangan oksid može da luta. Kada je vlaknasta tkanina stavljena u zagađenu vodu, mangan oksid je razložio 99% indigo boje u roku od nekoliko minuta – čineći vodu bistrom.
U potrazi za lokalnim materijalom koji bi uradio istu stvar, Hinestroza je mislio da koristi vlakna napravljena od kore jabuke Cortland koja se uzgaja u Cornell Orchards i stabljika grožđa koja se prodaje na Itaka Farmers Market. Pre šest godina pokazao je kako nanošipke stvorene korišćenjem tih prirodnih materijala takođe mogu da razgrađuju toksine u vodenim tokovima.
Hinestroza smatra da bi isti koncept, ali korišćenje MOF tekstila, moglo pomoći da se zaustavi deo zagađenja nastalog kroz proizvodnju tekstila i odeće.
„Pored mesta u Aziji, video sam Danteske scenarije zagađenja na lokacijama kao što su Tirappur, Indija i mnoge druge lokacije u Centralnoj Americi“, kaže Hinestroza.
„Video sam kako su boje reka ljubičaste, zelene ili ružičaste“, kaže on. „Ponekad ima istine u humoru, jer možete reći koje su boje moderne u Njujorku ili Parizu gledajući reke u nekim od ovih gradova tekstilnih fabrika.
Neke modne kompanije tvrde da su ekološki prihvatljive na svojim kanalima društvenih medija, kaže Hinestroza, ali stvarnost je sasvim drugačija. „Obrazovne institucije — poput Kornela — imaju jedinstvenu poziciju da ponude naučno zasnovana rešenja sposobna da reše ove složene probleme.
„Moramo proaktivno da pronađemo odgovore za ovaj posao, a to je ključna motivacija za naš istraživački rad“, kaže Hinestroza. „Preteći problem nije samo otpad koji nastaje u budućoj proizvodnji tekstila i odeće, već i otpad i zagađenje koje je već nastalo, a koje neće iznenada nestati.
