Recycling von polyesterhaltigen Textilien unter Verwendung von CO2

Textilien sind ein integraler Bestandteil unseres täglichen Lebens. Aufgrund der steigenden Produktion von Textilien und der dadurch steigenden Menge an Textilabfall ist die Entwicklung von neuen Recyclingstrategien notwendig. Polyester und Baumwolle sind die meistgenutzten Materialien für Textilien und deren Kombination zu Polycotton ist nur schwer zu recyclen.
Ziel dieser Arbeit ist die Entfärbung von Polyestertextilien mit überkritischem CO2 (scCO2) und die Auftrennung von Polyester-Baumwollmischgeweben (Polycotton) unter Nutzung eines CO2–schaltbaren Lösungsmittelsystems.
Zur Extraktion der Farbstoffe aus Polyestertextilien mit scCO2 wird eine Reihe verschiedener Parameter untersucht, darunter die Auswahl geeigneter organischer Lösungsmittel als Schleppmittel, die Schleppmittelvolumina, sowie Druck und Temperatur. Die besten Extraktionen wurden mit Aceton als Schleppmittel bei 300 bar und 140 °C erzielt und durch Farbwertmessungen quantifiziert. Mittels ESI-MS wurde ein Teil der in den Textilien enthaltenen Farbstoffe identifiziert und die Extraktion von Tensiden zusätzlich zu den Farbstoffen aus den Textilien nachgewiesen. Es wurde gezeigt, dass darüber hinaus auch Ausrüstungsstoffe extrahiert werden können. Bei einem Textil mit Oleophobie–Finishing war es möglich, den Fluoranteil durch überkritische Extraktion um über 75 % zu senken. Auch Polyester–Elastan–Mischgeweben wurden erfolgreich entfärbt. Zudem war die Extraktion von kompaktierten Polyestertextilien in Pelletform mit scCO2 erfolgreich.
Der zweite Teil dieser Arbeit beschäftigt sich mit der Extraktion des Baumwollanteils aus Polycotton mit einem CO2–schaltbaren Lösungsmittelsystem aus Dimethylsulfoxid (DMSO), 1,8–Diazabicyclo[5.4.0]undec–7–en (DBU) und CO2. Cellulose ist durch eine Reaktion mit CO2 und DBU in DMSO löslich und Cellulose kann aus dem Polycottongewebe herausgelöst werden. Durch Fällung oder Entfernen des CO2 kann die Cellulose zurückgewonnen und von den restlichen Komponenten abgetrennt werden. Durch dieses Lösungsmittelsystem wird die Verwendung von teuren und meist toxischen ionischen Flüssigkeiten vermieden. Im Rahmen der Arbeit wurden erforderliche Prozessparameter wie beispielsweise Temperatur, DBU- und Polycotton-Anteil identifiziert. Die Zusammensetzungen der extrahierten Textilien wurden mittels thermogravimetrischer Analyse bestimmt. Mit 5 bar CO2, einer Extraktionstemperatur von 40 °C und einem DBU-Anteil von 10 Gew.% konnte die Baumwollkomponente vollständig extrahiert werden. Mit Hilfe von Gelpermeationschromatographie wurde nachgewiesen, dass die Molmassenverteilungen der Polyesterkomponenten durch die Extraktion nicht verändert werden und somit kein Abbau des Polyesters erfolgt. Die Reproduzierbarkeit der Extraktionen ist gegeben, sofern der Kontakt des DMSOs mit Luft und Wasser vermieden wird. Darüber hinaus zeigte sich, dass das Fällungsmittel, DMSO und DBU nach der Extraktion durch Destillation zurückgewonnen und erneut verwendet werden kann. Das Lösungsmittelsystem aus DBU, DMSO und CO2 wurde auch auf farbigen Polycottonabfall angewendet. Dabei wurde der Cellulose–Anteil zu großen Teilen extrahiert. Die aus Polycotton gelöste Baumwolle wurde zu einem Celluloseester umgesetzt, welcher mittels GPC analysiert werden konnte.