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Archivio digitale delle tesi discusse presso l’Università di Pisa

Tesi etd-10152024-120728


Tipo di tesi
Tesi di laurea magistrale
Autore
FRIGOLA, MARCO
URN
etd-10152024-120728
Titolo
Riuso sostenibile delle fibre tessili: separazione e purificazioni di elastomeri da tessuti di scarto
Dipartimento
INGEGNERIA CIVILE E INDUSTRIALE
Corso di studi
INGEGNERIA CHIMICA
Relatori
relatore Prof. Nicolella, Cristiano
relatore Dott.ssa Guastaferro, Mariangela
controrelatore Prof. Barontini, Federica
Parole chiave
  • elastomeri
  • elastomers
  • fibers
  • fibre
  • recycle
  • riciclo
  • sostenibilità
  • sustainability
  • tessile
  • textile
Data inizio appello
28/11/2024
Consultabilità
Tesi non consultabile
Riassunto
(IT) L’industria tessile è uno dei più grandi settori manifatturieri: nel 2023 ha raggiunto un volume di produzione annuo di 124 milioni di tonnellate. Il settore è costituito dal 68% da fibre sintetiche, 22% cotone mentre il resto è occupato da altre fibre quali lana, seta e altre fibre cellulosiche. Delle sintetiche, l’1% è rappresentato dall’elastane (noto anche come Spandex o Lycra), un elastomero sintetico largamente impiegato nei capi d’abbigliamento di vario genere, conferendo ai tessuti una maggiore resistenza meccanica ed elasticità. In un’ottica di sostenibilità, il settore tessile come altri ha intrapreso il modello di economia circolare che prevede il riciclo delle fibre usate, che vengono prese, riprocessate ed immesse nuovamente sul mercato. La filiera del riciclo però deve affrontare grandi sfide, in quanto i tessuti presenti sul mercato sono per la maggior parte blend di diverse fibre in diverse percentuali e l’elastane risulta essere usato, seppur in piccole quantità, in una vastissima gamma di capi d’abbigliamento. Questa diversità presente in uno stesso tessuto può ostacolare e ridurre l’efficienza dei processi di riciclaggio: in particolare, l’elastane risulta essere uno dei fattori chiave per la difficoltà di riprocessamento dei tessuti, data l’ elasticità e la resistenza alla degradazione che possiede. Infatti, ad oggi, il riciclo delle fibre tessili avviene solamente per i tessuti puri al 100%, lasciando da parte il grande volume di tessuti misti che domina il mercato. L’obiettivo di questa tesi, dunque, è proporre un metodo di trattamento di tessuti misti per rimuoverne l’elastane e favorirne l’inserimento nella filiera del riciclo. In particolare, i principali risultati di questo lavoro di tesi sono stati:
• Selezione di un solvente selettivo nei confronti dell’elastane, sul confronto tra i dati di letteratura e modelli teorici (Hansen Solubility Parameter) e successivamente da sperimentazione, il solvente più idoneo è stato il DMSO;
• I test di dissoluzione hanno dato risultati positivi per l’elastane ed il cotone. Tuttavia, la lana viene totalmente disintegrata e non è idonea al processo di separazione. Il processo richiede tempi di contatto non elevati (1h) e temperature comprese tra 120 e 140°C;
• L’elastane recuperato dal processo possiede le stesse caratteristiche dell’elastane puro sulla base di TGA e DSC. Tuttavia, le proprietà strutturali della fibra cambiano completamente;
• Il solvente recuperato e purificato ha dato performance uguali a quelle del solvente puro;
• È stato applicato un processo di rimozione fotocatalica dei contaminanti (colorante), i processi con con impiego di Titania PC50 e ZnO ha dato tassi di rimozioni superiori del 98%.

(EN) The textile industry is one of the largest manufacturing sectors: in 2023, it reached an annual production volume of 124 million tons. The sector is made up of 68% synthetic fibers, 22% cotton while the rest is occupied by other fibers such as wool, silk and other cellulosic fibers. Of the synthetics, 1% is represented by elastane (also known as Spandex or Lycra), a synthetic elastomer widely used in clothing of various kinds, giving fabrics greater mechanical resistance and elasticity. With a view to sustainability, the textile sector, like others, has embarked on the circular economy model that involves the recycling of used fibers, which are taken, reprocessed and put back on the market. The recycling supply chain, however, faces great challenges, as the fabrics on the market are mostly blends of different fibers in different percentages and elastane is used, albeit in small quantities and in a very wide range of clothing. This diversity present in the same fabric can hinder and reduce the efficiency of recycling processes: in particular, elastane is one of the key factors for the difficulty of tissue reprocessing, given its elasticity and resistance to degradation. In fact, to date, the recycling of textile fibers takes place only for 100% pure fabrics, leaving aside the large volume of mixed fabrics that dominates the market. The goal of this thesis, therefore, is to propose a method of treatment of mixed fabrics to remove elastane and facilitate their inclusion in the recycling chain. In particular, the main results of this thesis were:
• Selection of a selective solvent against elastane, on the comparison between literature data and theoretical models (Hansen Solubility Parameter) and subsequently from experimentation, the most suitable solvent was DMSO;
• Dissolution tests have yielded positive results for elastane and cotton. However, the wool is totally disintegrated and is not suitable for the separation process. The process requires low contact times (1h) and temperatures between 120 and 140°C;
• The elastane recovered from the process has the same characteristics as pure elastane on the basis of TGA and DSC. However, the structural properties of the fiber change completely;
• The recovered and purified solvent gave performance equal to that of the pure solvent;
• A photocatalytic removal process of contaminants (dye) was applied, the processes with the use of Titania PC50 and ZnO gave 98% higher removal rates.

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