MIT พัฒนาด้าย Polyethylene ยืดหยุ่นแบบ Spandex ลดขยะสิ่งทอ
ชาวอเมริกันโดยเฉลี่ยทิ้งเสื้อผ้าประมาณ 81 ปอนด์ต่อปี ส่งผลให้มีขยะสิ่งทอมากกว่า 11 ล้านตันไปจบลงที่หลุมฝังกลบหรือเตาเผาขยะ ซึ่งส่วนหนึ่งเป็นเพราะเสื้อผ้าในตลาดกว่า 80% มีส่วนผสมของ Spandex ที่ทำให้แทบไม่สามารถรีไซเคิลได้ เพื่อรับมือกับวิกฤตขยะสิ่งทอที่เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง ทีมวิศวกรจากสถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ (MIT) ได้พัฒนาเส้นด้ายยางยืดแบบใหม่ที่ทำจากพลาสติก Polyethylene ทั้งหมด ซึ่งสามารถยืดหยุ่นได้เทียบเท่ากับ Spandex และสามารถนำมาหลอมเพื่อปั่นเป็นเส้นด้ายใหม่ได้ซ้ำแล้วซ้ำเล่า
ข้อมูลจาก MIT ระบุว่าทีมวิศวกรได้ออกแบบเส้นด้ายจากพลาสติก Polyethylene ซึ่งเป็นวัสดุเดียวกับที่ใช้ทำขวดนมและถุงพลาสติกทั่วไป เส้นด้ายชนิดใหม่นี้ให้สัมผัสคล้ายกับด้ายเย็บผ้าแบบดั้งเดิม และสามารถนำไปทอเป็นเสื้อผ้าที่มีความยืดหยุ่นและน้ำหนักเบาได้
เมื่อหมดอายุการใช้งาน เสื้อผ้าที่ทอจากเส้นด้ายนี้จะสามารถนำไปหลอมและดึงกลับมาเป็นเส้นด้ายใหม่เพื่อทอเป็นเสื้อผ้าใหม่ หรือแม้แต่นำไปหล่อเป็นกระดุม หัวเข็มขัด และอุปกรณ์เสริมพลาสติกอื่นๆ ได้ โดยนักวิจัยได้ทดสอบปั่นเส้นด้าย นำไปหลอม และปั่นใหม่หลายครั้ง ซึ่งพบว่าแม้จะผ่านกระบวนการนี้ถึง 10 รอบ เส้นด้ายก็ยังคงมีความแข็งแรงและยืดหยุ่นเท่ากับเส้นด้ายปกติ
ทีมวิศวกรตั้งเป้าให้เส้นด้ายชนิดใหม่นี้เป็นทางเลือกแทนเส้นด้าย Spandex ที่ต้องนำไปผสมกับ Polyester หรือ Nylon ซึ่งวัสดุเหล่านี้ไม่สามารถนำมารีไซเคิลร่วมกันได้ โดยเส้นด้ายของ MIT ทำจากการผสมผสานวัสดุพลาสติกเฉพาะเจาะจงที่เลียนแบบคุณสมบัติความเหนียวและยืดหยุ่นของ Spandex ขณะเดียวกันก็สามารถรีไซเคิลได้ง่าย
“ปัจจุบัน 80% ของสิ่งทอในตลาดสหรัฐอเมริกามีส่วนผสมของ Spandex ทำให้ไม่สามารถรีไซเคิลได้” Svetlana Boriskina นักวิทยาศาสตร์การวิจัยจากภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกลของ MIT กล่าว “ตอนนี้ยังไม่มีเทคโนโลยีที่เป็นที่ยอมรับอย่างแพร่หลายในการรีไซเคิลสิ่งทอกลับมาเป็นสิ่งทอใหม่ ด้วยเส้นด้ายใหม่นี้ เราหวังว่าจะเปลี่ยนแปลงสิ่งนั้นได้” โดยรายละเอียดของเส้นด้ายชนิดใหม่นี้ได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร ACS Materials Letters
ข้อจำกัดของ Spandex และทางออกใหม่ด้วย Polyethylene
Spandex เป็นเส้นใยสังเคราะห์ที่มีฐานจาก Polyurethane ซึ่งมีความยืดหยุ่นแต่ไม่แข็งแรงนัก ด้ายยางยืดจึงต้องประกอบด้วยแกนกลางที่เป็น Spandex หุ้มด้วยปลอกที่ทำจาก Polyester หรือ Nylon ที่มีความเหนียว การผสมผสานวัสดุเหล่านี้ทำให้เส้นด้ายมีความยืดหยุ่นและแข็งแรง แต่ในขณะเดียวกันก็ทำให้การรีไซเคิลแทบเป็นไปไม่ได้ เนื่องจากต้องใช้กระบวนการทางเคมีเพื่อแยกปลอกออกจากแกนกลางก่อน ซึ่งการแยกทางเคมีนั้นเพิ่มทั้งต้นทุนและความซับซ้อน อีกทั้งมักต้องใช้สารเคมีที่มีพิษซึ่งเป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อม
ในปี 2021 ทีมวิศวกรได้ริเริ่มพัฒนาเส้นด้ายประเภทใหม่ที่ทำจาก Polyethylene ซึ่งเป็นพลาสติกที่พบได้บ่อยที่สุดในโลก โดยในระยะแรกมุ่งเน้นไปที่คุณสมบัติการระบายความชื้น การต้านทานคราบ และการระบายความร้อน แต่ในการศึกษาล่าสุดนี้ ทีมงานตั้งเป้าที่จะปรับแต่งเส้นด้าย Polyethylene ให้เลียนแบบความแข็งแรงและความยืดหยุ่นของ Spandex พร้อมทั้งพิสูจน์ให้เห็นถึงความสามารถในการรีไซเคิล
กระบวนการผลิตผ่านเครื่อง Extruder
ทีมงานได้ค้นหาสูตรของ Copolymer ที่มีฐานจาก Polyethylene ซึ่งมีความยืดหยุ่นเพื่อใช้เป็นแกนกลาง และออกแบบเส้นด้าย Polyethylene อีกชนิดที่แข็งแรงกว่าเพื่อทำหน้าที่เป็นปลอกหุ้ม โดยนำเม็ดพลาสติกไปให้ความร้อนที่ประมาณ 350 องศาฟาเรนไฮต์จนหลอมละลาย จากนั้นจึงดึงผ่านเครื่องอัดรีด (Extruder) ขนาดเล็กเพื่อสร้างเส้นใยที่มีขนาดเล็กเทียมเส้นผม
“คุณแค่หลอมมันในถังทำความร้อน จากนั้นอัดรีดและปั่นมันให้เป็นเส้นใย” SeongHyeon Kim ผู้เขียนหลักของการศึกษากล่าว “มันเหมือนกับเครื่องทำสปาเกตตี”
เนื่องจากทั้งแกนกลางและปลอกหุ้มมาจากตระกูลสารเคมี Polyethylene เดียวกัน จึงไม่ต้องแยกวัสดุก่อนนำไปรีไซเคิล โดยสามารถหลอมรวมกันและขึ้นรูปเป็นเส้นด้ายใหม่หรือผลิตภัณฑ์พลาสติกอื่นๆ ได้ทันที
สูตรการทำเส้นด้าย Polyethylene แบบใหม่นี้สามารถขยายขนาดการผลิตไปสู่ระดับอุตสาหกรรมได้ และหลังจากเสื้อผ้าเหล่านี้ถูกใช้งานเสร็จสิ้น ผู้บริโภคก็สามารถนำไปทิ้งในระบบรีไซเคิลเพื่อส่งไปยังโรงงานสำหรับหลอมและปั่นใหม่ ซึ่งจะช่วยผลักดันให้เกิดเศรษฐกิจหมุนเวียนด้านแฟชั่นและอุตสาหกรรมสิ่งทอที่ยั่งยืนยิ่งขึ้น
ที่มา:
MIT