Liberecké univerzita a Diakonie Broumov společně vyvinuly unikátní technologii recyklace vícesložkového textilu.
Textilní průmysl patří k největším znečišťovatelům životního prostředí a těžko lze očekávat, že vzhledem k jeho energetické náročnosti a náročnosti na spotřebu vody bude mít někdy nulovou karbonovou stopu. Dopady textilního průmyslu na životní prostředí může výrazně snížit recyklace textilního odpadu, která stojí v popředí zájmu vědců i textilních firem. Recyklace jednodruhových textilií je dnes už poměrně běžná. Problémem je však recyklace vícesložkových oděvů, jakými jsou například zimní bundy. Významný úspěch v této oblasti představuje společný projekt sociálního družstva Diakonie Broumov a Fakulty textilní Technické univerzity v Liberci (FT TUL), jehož výsledkem je unikátní technologie na zpracování netříděného vícesložkového textilu, bez nutnosti odstraňovat knoflíky, zipy apod.
Příliš mnoho textilu končí na skládkách nebo ve spalovnách
I přesto, že se textil třídí, stále ho velké množství končí na skládkách nebo ve spalovnách. To potvrzuje Pavel Hendrichovský, předseda sociálního družstva Diakonie Broumov, které poskytuje pomoc lidem v sociální nouzi a zabývá se sběrem textilu. Měsíčně vytřídí 400 až 500 t textilního materiálu, který využívá nebo dále zpracovává.
„Do oběhu vrátíme přibližně 30 % oděvů a jiného textilu z domácností. Jen asi 3 % ale můžeme prodat v našich prodejnách v České republice, protože nemoderní oděvy si u nás skoro nikdo nekoupí. Nepoškozený a použitelný textil proto posíláme do zemí třetího světa, kde je módnost posunutá. K recyklaci umíme využít zhruba 50 %, ale zatím dokážeme recyklovat pouze jednodruhový textil, když odstraníme knoflíky, zipy, výztuže límečků a podobné složky. Zhruba 20 % stále končí na skládkách nebo ve spalovnách,“ říká Pavel Hendrichovský.
To podle něj představuje denně 4 t textilního odpadu, které zbydou po vytřídění sebraného textilu. Jedná se o vícesložkový textil, například zimní oblečení složené z několika různých vrstev. Množství textilního odpadu se navíc podle něj ještě zvýší, až v roce 2025 vstoupí v platnost zákon, že každá obec musí mít kontejner na tříděný textil. Připočtou se tak další oděvy, které dnes končí na skládkách nebo ve spalovnách v rámci směsného odpadu.
Unikátní postup vyřeší recyklaci vícesložkového textilu
S požadavkem na efektivnější využití textilního odpadu přišli za libereckými odborníky právě zástupci družstva Diakonie Broumov, kteří navíc na řešení recyklace vícesložkového textilu v rámci společného projektu zhruba rok spolupracovali.
Ke spolupráci přizvali také odborníky z liberecké firmy Modeland, jež se zaměřuje na výrobu a potahování dílů z uhlíkových vláken. A protože navrhovaný technologický postup je v principu velmi podobný zpracování karbonových dílů, dala firma univerzitě k dispozici své prostory. Akademici a firemní odborníci pak společně pracovali na vyladění výrobního postupu a začátkem listopadu pak představili na tiskové konferenci novou unikátní technologii.
„Postupně jsme naši technologii přizpůsobili zcela novému materiálu, který se však od karbonových vláken dost liší. Jsou zde rozdíly v nasáklivosti, která je navíc ovlivněna tím, že se jedná o různorodou směs vláken a jiných materiálů. Rozdílná je rovněž pevnost. Zatímco karbonová vlákna jsou v tenké vrstvě velmi pevná, nový materiál potřebuje pro soudržnost a pevnost vrstvu vyšší,“ říká majitel firmy Tomáš Nový.
Podle vedoucího katedry hodnocení textilií FT TUL Romana Knížka je ovšem unikátnost nové technologie v tom, že se na rozdíl od standardní recyklace nemusí nic odstraňovat. „Celý oděv rozemeleme na malé částečky, vše zahřejeme na určitou teplotu a přidáme epoxidovou pryskyřici. Ta má funkci pojiva a rozředí sypkou směs na viskózní. Jedná se o dvousložkovou kapalinu, která ve směsi začne polymerovat a vytvářet tvrdý, chemicky odolný a tvarově stálý materiál, z něhož se ve vakuu vylisuje do formy pevná deska. Ve spolupráci s firmou Modeland jsme začali zkušebně lisovat desky letos na jaře a nyní lisujeme první prototypy, které lze použít v celku, nebo je možné z nich vyřezávat další produkty. Také můžeme místo lisování nalít viskózní směs do forem, a vyrobit tak komplikovanější tvary,“ říká Roman Knížek s tím, že nová technologie je již chráněna užitným vzorem.
S družstvem Diakonie Broumov podepsala univerzita licenční smlouvu na výrobu desek a oba partneři společně podali i patentovou přihlášku.
Recyklát z textilního odpadu plnohodnotně nahradí plasty Recyklát z textilního odpadu najde uplatnění v řadě případů tam, kde se používají plasty. To ostatně už potvrzují dosavadní zkušenosti Diakonie Broumov, kde z vytříděného textilu, ze kterého jsou ručně odstraňovány netextilní prvky, lisují desky s podobnými vlastnostmi, jako má sádrokarton.
„Naše recyklace je však limitována druhem vytříděných textilií, a proto vítáme novou technologii recyklace netříděného textilu, která celý proces výrazně urychlí a zjednoduší,“ říká Pavel Hendrichovský.
V současné době na katedře hodnocení textilií FT TUL prověřují fyzikální vlastnosti desek a testují jejich další možné aplikace. „Vše nasvědčuje tomu, že je bude možné využít jako stavební materiál, jako designovou stěnu, případně jako materiál pro výrobu nábytku nebo třeba oděvních figurín a různých interiérových doplňků. Také jsme z tohoto materiálu zkoušeli udělat kryt spalovacího motoru a zdá se, že vyhovuje i pro tuto aplikaci ve všech parametrech. To by mohlo automobilkám vyhovovat, protože toto řešení přinese další recyklovaný materiál, což se nyní v tomto segmentu řeší jako velké téma v celé EU,“ dodává Roman Knížek a poukazuje na velkou různorodost recyklátu.
Jeho vlastnosti totiž určuje vstupní textil i pojivo. Kromě pryskyřice nyní testují jako pojivo i různé typy polyuretanů. Na toto téma spolupracuje univerzita například s dodavatelem oděvů pro hasiče, záchranáře i vojáky, frýdecko-místeckou firmou Deva FM.
Zpracuje se všechno bez ohledu na vlastnosti vláken
Přednost nové technologie je v tom, že se nemusí textilní odpad třídit, a zpracuje se tedy vše bez ohledu na vlastnosti vstupního materiálu. Nezáleží na tom, jestli jde o přírodní vlákna, nebo syntetiku. Klasickým příkladem je funkční zimní bunda s vodoodpudivou úpravou, která se v laboratoři celá najednou rozemele třeba i s polyurethanovou či jinou membránou, polystyrenovým nosičem, zipy, různými plastovými a kovovými doplňky, případně i s peřím.
„Vlastnosti jednotlivých vláken neřešíme. Nehrají žádnou roli. Produkty, které z toho vyrábíme, jsou inertní k původním vlastnostem vláken. A to je skutečný unikát. Potřebnou hrubost mletí určuje použité síto v mlýnku. Vstupní materiál meleme v laboratoři na kousky standardně o velikosti do 10 mm, nebo vstupní materiál rozemeleme až na jemný pudr. Jemnost mletí má vliv především na vzhled desky a další její vlivy na vlastnosti kompozitu jsou předmětem výzkumu,“ přibližuje laboratorní postup docentka Ludmila Fridrichová z katedry hodnocení textilií.
Šatní ramínka jako symbol slow fashion
Jako první ukázkový produkt byla představena šatní ramínka vyřezaná z desky recyklátu. Tím, že jsou vyrobena ze starých oděvů, zároveň ukazují na nutnost recyklace textilu. Výrobu první série ramínek podpořily čtyři firmy: OutdoorKWAK, Deva FM, Direct Alpine a CityZen, které ramínka používají jako dárek pro své partnery, případně je prodávají koncovým zákazníkům. Smyslem je přiblížit produkt veřejnosti.
„Pokud chceme být v textilní výrobě maximálně udržitelní, musíme takovéto produkty z textilního recyklátu hledat. Jako producenti máme přímo povinnost s odpady zodpovědně nakládat, a pokud z nich bude ramínko nebo něco jiného užitečného, tak toto řešení jedině vítám. Není prostě správné, aby tak obrovský objem textilu končil ve spalovnách nebo na skládkách,“ říká René Němeček, jeden z majitelů a zakladatelů oděvní firmy CityZen.
Připomíná, že tlak na zařazení textilu do cirkulární ekonomiky poroste. Zásadní je v tomto ohledu Strategie EU pro udržitelné a oběhové textilní výrobky, kterou by měly členské státy implementovat do 1. ledna 2025. Podle ní by veškerý textil měl mít dlouhou životnost, neměl by obsahovat nebezpečné látky a měl by být plně recyklovatelný. Řešení z liberecké univerzity ukazuje jednu z cest, jak velký objem recyklované textilní suroviny znovu vrátit do života a dát mu nový smysl, a zefektivňuje využití textilního recyklátu jako suroviny pro další použití.
„Ramínko nám určitě vydrží déle než oděv, který na něj pověsíme. Kruh se uzavírá a ramínko je tak zároveň symbolem slow fashion, který klade důraz na udržitelnost v textilní výrobě,“ dodává Roman Knížek. A připomíná bonus nového materiálu v tom, že je poměrně jednoduše znova recyklovatelný. Objem celosvětové textilní výroby se v letech 2000—2015 téměř zdvojnásobil, přitom doba životnosti oděvů se v tomto období snížila o 36 %. Očekává se, že celosvětová spotřeba oděvů se do roku 2030 zvýší o 63 % ze současných 62 milionů t na 102 miliony t. Přitom množství textilního odpadu na celém světě se už nyní pohybuje okolo 92 milionů t vyprodukovaných za rok a většina z toho končí na skládkách. Nový materiál z TUL tak nabízí perspektivní řešení.
Ekologie není zadarmo
Výroba ramínek zatím probíhá ručně. I to je důvod, proč byla prodejní cena jednoho kusu stanovena na 450 Kč. Vývoj, který přišel zhruba na milion korun, nepodpořila žádná dotace a mohl být realizován jen díky tomu, že liberecká katedra našla partnery z textilního a oděvního průmyslu, kteří jsou vlastně zdrojem textilního odpadu, z něhož se ramínka vyrábějí. Výzkum finančně podpořili tím, že si je odkoupili. Výrobu první série recyklovatelných ramínek podpořila také chrudimská firma CityZen, která vyvíjí unikátní trička, na nichž není vidět pot a která odolávají špíně. Jako jediná bude ramínka prodávat, přičemž z prodeje bude katedra financovat vývoj nových aplikací. Ostatní partneři je použijí jako propagační materiál.
Univerzitní projekt zapadá podle spoluzakladatele společnosti René Němečka do firemní filozofie: „Chceme ukázat zákazníkům, že textil, včetně zbytků z výroby, je možné vrátit zpět do oběhu. Zároveň chceme přesvědčovat lidi, že musíme do ekologie investovat. Lidé si často myslí, že výrobky z odpadu budou levnější. To ale není pravda, zvláště pokud se něco vyrábí ručně. Technologie zpracování jsou zatím poměrně drahé a pracovní síla v Evropě také není nejlevnější. To jsou faktory, které cenu významně ovlivňují. Pokud chceme být ekologičtí, tak to zkrátka něco stojí. Ale není cesta zpátky. Měli bychom jako zákazníci být připraveni přijmout fakt, že je potřeba vyrábět produkty, které nejsou na jedno použití jako plastové obaly, ale takové, které mají dlouhou životnost a mohou se vrátit do oběhu.“
Pro textilní recykláty se hledají další aplikace
Každé dosud vyrobené ramínko je originál, který vydrží po generace. Má netradiční vzhled a při bližším pohledu jsou na mnohobarevném povrchu jsou vidět i zbytky kovových částí z rozemletého textilu. Jde o originální výrobek, jehož vzhledem jsou nadšení zejména designéři, ale v budoucnosti z ekonomického hlediska stačit nebude, a proto se hledají další možné aplikace.
Textilní recyklát se dá použít v řadě odvětví. Ukazuje se, že má vyhovující pevnost a standardní životnost. Ve velkém se uplatní celé desky například ve stavebnictví — to ověřuje i družstvo Diakonie, které připravuje ve vlastním projektu výrobu desek z tříděného recyklátu. Podle předsedy Diakonie takové desky pohodlně nahradí 5- až 10cm vrstvu klasického izolačního materiálu. A nyní se pro širší využití testuje i možnost kombinace desek z Diakonie a z univerzity. Protože nový materiál odolává dešti a sněhu, lze ho použít i na venkovní části domů. Dá se i lakovat nebo potáhnout fólií.
Perspektivní je využití v oblasti automotive a nábytkářství
Litím do forem lze také vyrobit různorodé tvary třeba pro interiéry automobilů, výplně dveří či díly automobilových sedaček. Podle použitého pojiva může být materiál tepluvzdorný i žáruvzdorný. Dalším produktem by podle René Němečka mohly být například sendvičové výplně a filtry, ale i doplňky, jako jsou stojany na šaty, květináče, dózy a podobně. Tomáš Nový je přesvědčen, že nový recyklát má velký potenciál. Informoval o zájmu zástupců nábytkářských firem, kteří si umějí představit pracovní linky a skříňky v kuchyních vyráběných na zakázku. Pavel Hendrichovský si navíc myslí, že je nová technologie použitelná na zpracování obrovského množství textilního odpadu, který se hromadí na pouštích v zemích třetího světa.
„Tato technologie si zřejmě poradí i s pískem, se kterým je textil promíchán, a pro nás je naopak toto znečištění výhodou, protože jiná technologie si se směsí písku a textilu neporadí. Výsledný recyklát s příměsí písku může mít pro stavebnictví lepší vlastnosti, například ohnivzdornost, a může se hodit na stavění domků ve třetím světě,“ uvažuje.
Podle Romana Knížka je na čase hledat a najít vhodné průmyslové partnery, kteří by měli zájem do nové technologie investovat a začít z tohoto recyklátu něco užitečného vyrábět. „My jako univerzita nejsme na výrobu uzpůsobeni a ani to není naše poslání. Do řešení jsme vložili svůj čas a know-how. Ale chceme být aktivní i při hledání investorů, pomoci, protože jako katedra máme bohaté zkušenosti s uplatněním výrobků na trhu v rámci úspěšných startupů,“ říká Roman Knížek.
Recyklační technologie musí být více podporovány
Fakulta textilní Technické univerzity v Liberci se využitím textilního odpadu zabývá dlouhodobě. Například profesor Jakub Wiener z katedry materiálového inženýrství FT TUL se mimo jiné zaměřuje na kompostování použitého textilu a jiných materiálů. Vědecký tým pod jeho vedením patentoval technologii, jak z odpadní ovčí vlny vyrobit pomocí speciálního alkalického roztoku kapalné hnojivo, použitelné i v hydroponii. Kompostovat lze podle něj veškerá vlákna na bázi celulózy — tedy bavlnu, len či konopí.
„Kompostování je lepší než spalování, protože není třeba odpadní textilie nikam převážet a využijeme zkompostovaná vlákna jako hnojivo,“ říká.
Kompostovatelný textil ale musí podle něj splnit řadu požadavků: důležitý je výběr barviv, nesmí být použity polyesterové nitě a stejně jako u klasické recyklace ani nedegradabilní knoflíky, zipy a podobně. A právě tyto zásadní problémy při nové technologii odpadají. Proto je podle děkana Fakulty textilní TUL docenta Vladimíra Bajzíka potřeba v jejím vývoji a zdokonalování pokračovat a překonat tak argumenty, že se recyklace textilií ekonomicky nevyplácí. Mezi používané postupy zpracování textilního odpadu patří totiž v dnešní době stále i spalování — tedy recyklace uložené energie ve formě tepla.
„Nutnost hledat nové možnosti zpracování textilního odpadu podporuje i to, že se plánuje zákaz spalování textilu. Stát by měl napomáhat zvýšit motivaci a důvěru ke sběru použitého textilu a zároveň podporovat iniciativy k užitečnému využití textilního odpadu a tím přispět k udržitelnému rozvoji společnosti,“ shrnuje docent Bajzík.