Met behulp van nanokristallen gewonnen uit hout kunnen Lavoine en haar medewerkers iriserende ontwerpen op kledingstukken printen. Krediet: North Carolina State University
Hoewel kleur een van de belangrijkste indicatoren is voor verkoopsucces binnen de mode-industrie, is het ook een van ’s werelds grootste bronnen van watervervuiling. In feite dumpen textielfabrieken vaak resterende kleurstoffen en gevaarlijke chemicaliën in kanalen, beken en rivieren.
Bij NC State hebben onderzoekers van het College of Natural Resources en het Wilson College of Textiles een proces ontwikkeld dat dit probleem ooit zou kunnen oplossen – en daarbij worden nanoscopische deeltjes uit hout gebruikt.
“Textielfabrieken gebruiken kleurstoffen en andere kleurstoffen die zeer giftig zijn”, zegt Nathalie Lavoine, een assistent-professor bij de afdeling Bosbiomaterialen. “Het gebruik van nanocellulose is een stap vooruit naar duurzame verwerking.”
Nanocellulose is een van nature voorkomende stof die wordt gewonnen uit cellulose, de belangrijkste stof van de celwanden van een plant. Het is verdeeld in twee soorten: nanokristallen en nanofibrillen, die beide biologisch afbreekbaar en niet-toxisch zijn. De eerste is ook sterker dan staal.
Met financiering van het Research Opportunity Seed Fund-programma van het Wilson College of Textiles hebben Lavoine en haar medewerkers een proces ontwikkeld waarmee ze nanocellulose kunnen gebruiken om kledingstukken te produceren met iriserende kenmerken die lijken op de regenboogkleurige glans die te zien is op vissenschubben, vogelveren en insectenlichamen.
“Onderzoekers weten hoe ze iriserende films kunnen maken met deze nanodeeltjes,” zei Lavoine. “Maar tot nu toe was er geen manier om deze deeltjes op textiel aan te brengen.”
De onderzoekers extraheren cellulose uit houtsnippers en de pulp die wordt gebruikt bij het maken van papier en combineren het met water, waarbij het resulterende mengsel wordt behandeld met zuur om nanokristallen bloot te leggen. Vervolgens zuiveren ze het mengsel om ongewenste componenten te verwijderen.
Zodra het zuiveringsproces is voltooid, voegen de onderzoekers het mengsel toe aan frames zodat het kan stollen tot plasticachtige films. Vervolgens snijden ze met behulp van een computerondersteunde ontwerptafel de films in vormen en patronen die op kledingstukken kunnen worden afgedrukt.
Lavoine zei dat het gebruik van nanocellulose in textiel zorgt voor een duurzaam gebruik van natuurlijke hulpbronnen, waardoor een weg wordt geopend voor nieuwe toepassingen van zowel laagwaardig hout als traditionele houtbronnen. Het zou ook de kleurstofvervuiling door de mode-industrie kunnen verminderen.
Het Milieuprogramma van de Verenigde Naties heeft vastgesteld dat niet alleen het verfproces voor stoffen de op een na grootste bron van watervervuiling is, maar dat de mode-industrie alleen al 20% van het afvalwater in de wereld produceert.
Hoewel Lavoine en haar medewerkers er niet achter zijn gekomen hoe ze alle kleuren kunnen leveren, werken ze er momenteel aan. Ze testen ook de toepassing van nanocellulose op een aantal andere items, waaronder telefoonhoesjes.
“We kunnen dit werk uitbreiden tot veel meer dan alleen textiel,” zei Lavoine. “De enige beperking is onze verbeelding.”
Lavoine en haar medewerkers presenteerden onlangs hun werk op het ACCelerate Festival 2022 in Washington, DC. “over de Atlantische kustconferentie.
In de toekomst zullen de onderzoekers samenwerken met NSF I-Corps om hun werk te commercialiseren. Het trainingsprogramma is bedoeld om NC State-onderzoekers te helpen hun ideeën en uitvindingen op de markt te brengen door middel van klantontdekking en marktonderzoek.
“Er moet nog veel onderzoek worden gedaan”, zei Lavoine. “Maar uiteindelijk zouden we graag een of twee industriepartners vinden die commerciële waarde kunnen toevoegen aan dit project.”
Geleverd door North Carolina State University
