Recycling of a cellulose-based textile fibre : An overview of the circular economy of textile industry and recycling

Abstract

Kiertotalous ei ole täysin uusi asia maailmassamme, mutta tietoisuus ja toimet sen puolesta ovat kasvaneet viime vuosikymmeninä. Historiallisesta näkökulmasta katsottuna ihmiset ovat ennen eläneet säästeliäämmin, kontrolloidummin ja tekstiilejä on tuotettu ja käytetty huomattavasti vähemmän ja enemmän vain tarkoitukseen. Tekstiilien ja vaatteiden käyttö on moninkertaistunut viime vuosikymmeninä väestön kasvaessa ja varallisuuden lisääntyessä. Massatuotannon sekä pika- ja ultramuodin aikakaudella olemme heränneet jatkuvasti kasvavaan tuotantoon ja kulutukseen sekä sen kuormitukseen, jota se tuo luonnolle ja maapallon kantokyvylle. Tekstiilien valmistus on monivaiheinen prosessi, joka rasittaa ympäristöä menetelmistä riippuen. Perinteiset menetelmät, kuten vettä ja kemikaaleja kuluttava puuvillan viljely, uusiutumattomien raaka-aineiden käyttö synteettisissä kuiduissa sekä erilaiset värjäyksessä ja viimeistelyssä käytetyt kemikaalit ovat tuoneet haasteita tuotannon lisääntyessä. Ratkaisuna on ollut siirtyminen kiertotalouteen, jossa tuotetut raaka-aineet kiertävät mahdollisimman pitkään ja tuotteet korjataan ja käytetään uudelleen hävittämisen sijaan. Tämän opinnäytetyön tarkoituksena oli kokeilla selluloosapohjaisen tekstiilikuidun kierrätystä. Tärkeimmät tavoitteet olivat, mitkä ovat optimaaliset tavat kuitujen kierrättämiseen, kuinka monta kertaa kuitu voidaan kierrättää menettämättä neitseellisen kuidun ominaisuuksia ja kokeilla sopivaa erotusmenetelmää kuitusekoitusten erottamiseen. Kokeellisessa osassa selluloosapohjaista kuitua kierrätettiin sekä kemiallisesti käsittelemällä että mekaanisesti jauhamalla. Varsinainen kierrätystapa valittiin esitestien perusteella. Varsinaisessa kuidun mekaanisen käsittelyn kierrätyskokeessa havaittiin, että mekaanisella kierrätyksellä saatiin huomattavasti parempia tuloksia kuidun lujuuden suhteen. Tulokset ylittivät alkuperäisen kuidun lujuustason ennen kierrätystä. Selluloosapohjaisen kuidun kolmella kierrätyskerralla ei saavutettu suunniteltua 5-10 kierrätysmäärää, mutta määrä katsottiin riittäväksi tässä kohtaa. Myös selluloosapohjaisen kuidun / lyocellin ja selluloosapohjaisen kuidun / puuvillan sekoituksille löydettiin sopiva erotusmenetelmä erotuskokeiden avulla.

The circular economy is not a totally new thing in our world, but awareness and actions for it has been growing over the past decades. From a historical perspective, people have before lived more sparingly, more controlled, and textiles were produced and used significantly less and more only for purpose. The use of textiles and clothing has also multiplied over recent decades, as the population has grown and wealth has increased. In the era of mass production and fast and ultra fashion, we have been awakened to ever-increasing production and consumption and to the burden it brings on nature and the earth's carrying capacity. The production of textiles is a multiphase process that strains the environment depending on the methods. Traditional methods, such as the water and chemical consuming cotton cultivation, the use of non-renewable raw materials for synthetic fibres and the different chemicals used in dyeing and finishing have brought a challenge with increased production. The solution has been to move to a circular economy, where the raw materials produced circulate for as long as possible, and products are repaired and reused instead of being disposed of. The purpose of this thesis was to experiment the recycling of cellulose-based textile fibre. The main objectives were, which are the optimal ways to recycle the fibre, how many times the fibre can be recycled without losing the properties of the virgin fibre and to try a suitable separation method for separating fibre blends. In the experimental part, the cellulose-based fibre was recycled by both chemical processing and mechanical refining. The actual recycling method was chosen based on the preliminary tests. In the actual recycling experiment of mechanically processing the fibre, it was found out that mechanical recycling gave significantly better results in terms of fibre strength. The results exceeded the strength level of the original fibre before the recycling. The three recycling times of the cellulose-based fibre did not achieve the planned amount of 5-10 recycles, but was reckoned to be sufficient for the time. Also a suitable separation method was found through the separation tests for blends of cellulose-based fibre / lyocell and cellulose-based fibre / cotton.