ES2836293T3

ES2836293T3 - Reciclaje de textiles celulósicos

Info

Publication number: ES2836293T3
Application number: ES17804813T
Authority: ES
Inventors: Christofer Lindgren; Gunnar Henriksson; Mikael Lindström
Original assignee: Re Newcell AB
Current assignee: Re Newcell AB
Priority date: 2016-10-19
Filing date: 2017-10-16
Publication date: 2021-06-24
Anticipated expiration: 2037-10-16
Also published as: CN110088140A; US20200165747A1; SE541675C2; PT3529282T; EP3529282B1; EP3789406B1; EP3529282A1; US20230250559A1; EP3789406A1; WO2018073177A1; US11618978B2; EP3789406C0; US11891725B2; SE1651375A1

Abstract

Un método para reciclar textiles que comprenden celulosa, dicho método comprende las etapas secuenciales de: a. proporcionar al menos un material textil que comprende celulosa, b. tratar el material para hinchar la celulosa, en condiciones reductoras, en donde al menos un agente reductor está presente al menos durante una parte del hinchamiento, c. realizar al menos una de las siguientes dos etapas de blanqueo en cualquier orden i. blanquear el material con oxígeno en condiciones alcalinas con un pH en el intervalo de 9-13,5, y ii. blanquear el material con ozono en condiciones ácidas por debajo de pH 6.

Description

DESCRIPCIÓN

Reciclaje de textiles celulósicos

Campo técnico

La presente invención se refiere a un proceso para reciclar celulosa de un tejido que comprende celulosa.

Antecedentes

La celulosa es un componente importante en las plantas y comprende unidades de glucosa anhidra. La celulosa se utiliza para fabricar fibras sintéticas, por ejemplo, mediante hilatura de un hilo o una hebra. La celulosa reciclada se puede regenerar y utilizar para la hilatura de un hilo, hebra, fibras, etc.

Hay varias formas conocidas de disolver celulosa para diversas aplicaciones, incluida la fabricación de fibra celulósica regenerada. A menudo, se utilizan productos químicos costosos en tales procesos. (Ohno H y Fukaya Y (2009) Task specific ionic liquids for cellulose technology Chemistry Letters V38)

El documento WO2013124265 divulga un proceso para la regeneración de celulosa. Describe el tratamiento de la celulosa en una etapa alcalina y con oxígeno. Se menciona la reducción de la viscosidad con oxígeno. Se menciona el reciclaje de la tela y puede ser deseable un tratamiento previo para reducir el grado de polimerización. También se menciona que la celulosa se puede utilizar para fabricar una nueva fibra como la viscosa.

El documento WO 20101124944 divulga un proceso para la hidrólisis de la celulosa que comprende las etapas secuenciales de: a) mezclar celulosa con una viscosidad inferior a 900 ml/g con una solución acuosa para obtener un líquido, en donde las partículas que comprenden celulosa en dicho líquido tienen un diámetro máximo de 200 nm, en donde la temperatura de la solución acuosa es inferior a 35 °C, y en donde el pH de la solución acuosa es superior a 12, b) someter el líquido a al menos una de las etapas: i) disminuir el pH del líquido con al menos 1 unidad de pH, ii) aumentar la temperatura en al menos 20 °C, y c) hidrolizar la celulosa.

El documento WO2012057684 divulga un proceso para la derivatización de la celulosa. La celulosa que no debe tener una viscosidad demasiado alta se somete a un pH alto y una temperatura baja, después de lo cual se aumenta el pH y/o se aumenta la temperatura. Luego se derivatiza la celulosa.

El documento WO2013004909 divulga un método para eliminar hemicelulosas de la pulpa.

El documento WO2014162062 divulga un método para fabricar un artículo conformado de celulosa. Comprende el uso de un material de celulosa disuelto. La celulosa se disuelve con una determinada clase de disolventes (líquidos iónicos basados en DBN).

El documento CN102747622 divulga un proceso para eliminar el color índigo de los vaqueros. La tela se pone en agua en una relación de peso de 1:20-30 y se calienta a 85-95 °C, se añaden 2-3 g/l de hidróxido de sodio, 4-5 g/l de agente exfoliante, 3-5 g/l de peregal y 4-5 g/l de hidrosulfito de sodio y se realizan vibraciones ultrasónicas y, se escurre la solución mezclada y se lava la tela con agua 2-3 veces.

El documento WO2014/045062 divulga un proceso para extraer poliéster con la ayuda de disolventes.

El documento US 5.609.676 divulga un proceso que comprende una etapa de maduración para aumentar la reactividad antes del tratamiento con disulfuro de carbono para fabricar viscosa reutilizable. La etapa de maduración es inmediatamente anterior a la fabricación de la viscosa y tiene como objetivo ajustar el grado de polimerización de la celulosa. La maduración se puede realizar con una solución alcalina pero también con enzimas degradantes de celulosa (celulasas). Según el documento US 5.609.676 también es posible degradar las celulosas con H2SO4 diluido. También se divulga un tratamiento con un compuesto de azufre reductor exclusivamente antes de la etapa de maduración.

El documento WO 2015/077807 divulga un proceso para pretratar fibras de algodón recuperadas para su uso en la producción de cuerpos moldeados a partir de celulosa regenerada, en donde el proceso comprende una etapa de eliminación de metales y un blanqueo oxidativo.

Aun así, existe la necesidad de métodos mejorados para reciclar un material celulósico. En particular, se desea mejorar el rendimiento en el proceso de reciclaje de textiles. También sería deseable poder proporcionar un método para reciclar un material celulósico que proporcione una decoloración mejorada del material celulósico reciclado. También sería deseable poder proporcionar un método que produzca material celulósico que se pueda usar en un proceso para la producción de viscosa sin, o al menos con una tendencia significativamente reducida a causar la obstrucción de las boquillas en el proceso de producción de viscosa.

Sumario

Es un objeto de la presente invención obviar al menos algunas de las desventajas de la técnica anterior y proporcionar un proceso mejorado para el reciclaje de celulosa de textiles.

En un primer aspecto se proporciona un método para reciclar textiles que comprenden celulosa, dicho método comprende las etapas secuenciales de: a) proporcionar al menos un material textil que comprende celulosa, b) tratar el material para hinchar la celulosa, en condiciones reductoras, en donde al menos un agente reductor está presente al menos durante una parte del hinchamiento, c) realizar al menos una de las siguientes dos etapas de blanqueo en cualquier orden i) blanquear el material con oxígeno en condiciones alcalinas de pH 9-13,5, y ii) blanquear el material con ozono en condiciones ácidas por debajo de pH 6.

En particular, se mejora una etapa de hinchamiento de la celulosa de modo que se mejora el rendimiento. Una ventaja es una mejora en el hinchamiento de la celulosa, de modo que se eviten determinadas reacciones secundarias y de ese modo se mejore el rendimiento de la celulosa reciclada.

El método de reciclaje de un material celulósico, es decir, un textil, proporciona una decoloración mejorada del material celulósico reciclado. Las ventajas incluyen que los tintes unidos no covalentes se vuelven solubles y se pueden lavar, sin, o con una degradación insignificante del material celulósico.

El método también permite controlar la viscosidad del material, lo que a su vez hace que sea más fácil evitar obstrucciones, por ejemplo, un proceso de producción de viscosa. El método para reciclar un textil produce así material celulósico que puede usarse en un proceso para la producción de viscosa sin, o al menos con una tendencia significativamente reducida a causar obstrucción de las boquillas en el proceso de producción de viscosa. Además, el presente método proporciona una posibilidad mejorada de filtrar el material. El método de reciclaje de un textil produce material celulósico con propiedades que se asemejan a las de la pulpa disuelta, lo cual es una ventaja ya que se pueden usar procesos conocidos y existentes para tratar el material.

Descripción detallada

Antes de que la invención se divulgue y describa en detalle, ha de comprenderse que la presente divulgación no se limita a los compuestos particulares descritos, configuraciones, etapas del método, sustratos y materiales descritos en el presente documento ya que tales compuestos, configuraciones, etapas del método, sustratos y materiales pueden variar un poco. También ha de entenderse que la terminología empleada en este documento se usa para el fin de describir realizaciones particulares únicamente, y no se pretende que sea limitante ya que el alcance de la presente invención se limitará únicamente por las reivindicaciones adjuntas.

Cabe señalar que, como se usa en la presente memoria descriptiva y en las reivindicaciones adjuntas, las formas en singular "un", "uno", "una" y "el", "la" incluyen los referentes en plural a menos que el contexto dicte claramente lo contrario.

Si no se define nada más, cualquier término y terminología científica que se usan en el presente documento pretenden tener los significados comúnmente comprendidos por los expertos en la materia a la que pertenece la presente invención.

"Solución" se utiliza en el presente documento para indicar una mezcla homogénea que comprende al menos una sustancia disuelta en un disolvente.

Debe entenderse que el término "decoloración" significa una pérdida de absorbancia a una o más longitudes de onda de luz del contaminante. Normalmente, la decoloración implica la pérdida de absorbancia en una o más longitudes de onda de luz visibles. Adicionalmente, la decoloración puede ser parcial o completa.

El término "material celulósico" como se usa en el presente documento se refiere a todas las formas celulósicas naturales (algodón, lino, yute, etc.) y todas las formas celulósicas regeneradas como el rayón. En particular, se abarcan todos los textiles que comprenden celulosa, incluidos los textiles que comprenden celulosa tratada y modificada.

Mediante "disolver la pulpa" (que a veces también se llama disolver la celulosa), se entiende una pulpa de madera blanqueada o borras de algodón con un alto contenido de celulosa (> 90 %). Tiene propiedades especiales que incluyen un alto nivel de brillo y una distribución uniforme del peso molecular. Disolver la pulpa se llama así porque no se convierte en papel, sino que se disuelve en un disolvente o por derivatización en una solución homogénea, lo que la hace completamente accesible químicamente y elimina cualquier estructura fibrosa restante.

En un primer aspecto se proporciona un método para reciclar textiles que comprenden celulosa, dicho método comprende las etapas secuenciales de:

a. proporcionar al menos un material textil que comprende celulosa,

b. tratar el material para hinchar la celulosa, en condiciones reductoras, en donde al menos un agente reductor está presente al menos durante una parte del hinchamiento,

c. realizar al menos una de las siguientes dos etapas de blanqueo en cualquier orden

i. blanquear el material con oxígeno en condiciones alcalinas con un pH en el intervalo de 9-13,5, y ii. blanquear el material con ozono en condiciones ácidas por debajo de pH 6.

Las etapas a), b) y c) deben realizarse en orden secuencial, con la condición de que la al menos una etapa de blanqueo c) i) y c) ii) se pueda realizar en cualquier orden.

En una realización, el al menos un textil es al menos uno seleccionado del grupo que consiste en algodón, liocel, rayón y viscosa. En una realización, el al menos un textil es algodón. Se ha demostrado que los tejidos que comprenden celulosa, como el algodón, pueden reciclarse de forma adecuada usando el presente método. También se incluyen mezclas de diferentes tipos de textiles siempre que al menos una parte de los textiles comprenda celulosa.

En una realización, el textil se desintegra mecánicamente antes de la etapa b) de modo que el textil se desintegra al menos parcialmente para mejorar las etapas posteriores. En una realización, el textil se desintegra mecánicamente en una trituradora antes de la etapa b). También se incluyen otros métodos para desintegrar los textiles. La trituración y desintegración crea una superficie más grande del material para facilitar las etapas posteriores.

En una realización, el pH durante la etapa b) está en el intervalo de 9-13,5. En otra realización, el pH durante la etapa b) está en el intervalo de 11-13,3. Por tanto, el hinchamiento se lleva a cabo en estas formas de realización bajo pH alcalino. En una realización, el NaOH está presente durante la etapa b) en una concentración de 0,01 a 0,5 mol/l. El NaOH tiene la ventaja de ser una forma rentable de elevar el pH.

En una realización, la temperatura durante la etapa b) está en el intervalo de 50 a 100 °C.

En una realización, el al menos un aditivo reductor comprende ditionito de sodio, Na2S2O4. En otras realizaciones se utilizan otros aditivos reductores. En una realización, ditionito de sodio, Na2S2O4 está presente durante la etapa b) en una concentración de 0,01 a 0,25 mol/l. Se ha descubierto que la adición de un agente reductor durante el hinchamiento de la celulosa puede incrementar el rendimiento durante el reciclaje de la celulosa. Como se muestra en los ejemplos, el rendimiento puede aumentar en una realización desde aproximadamente el 97 % hasta más del 99 %. Cuando se utiliza el método a gran escala, esta mejora sería una ventaja. El rendimiento se calcula en peso. Durante la etapa de blanqueo c), la longitud de la cadena de celulosa se reduce junto con otros efectos sobre el material. En una realización, el blanqueo es únicamente la etapa c) i). En otra realización, el blanqueo es únicamente la etapa c) ii). En otra realización más, el blanqueo comprende tanto la etapa c) i) como la etapa c) ii) realizadas en cualquier orden. Es decir, en una realización el blanqueo comprende la etapa c) i) seguida de la etapa c) ii) y en una realización alternativa el blanqueo comprende la etapa c) ii) seguida de la etapa c) i).

En una realización, el blanqueo en la etapa c) -i) se lleva a cabo a una temperatura en el intervalo de 60-120 °C. En una realización, en donde el blanqueo de la etapa c) -i) se lleva a cabo durante 20 minutos-24 horas. En una realización, el límite superior es de aproximadamente dos horas, sin embargo, en una realización alternativa se lleva a cabo un blanqueo prolongado, esto se conoce como envejecimiento. En una realización, el blanqueo en la etapa c) -i) se lleva a cabo durante 30 min-120 min.

En una realización, se lleva a cabo un lavado antes de la etapa c) ii). Dado que la etapa c) ii) se lleva a cabo a pH bajo y cuando la etapa anterior se lleva a cabo a pH alto, es una ventaja lavar antes de que se reduzca el pH en la etapa c) ii). En una realización, el material se deshidrata hasta un contenido de agua inferior al 66 % en peso antes de la etapa c) ii). Esta etapa también sirve para minimizar el arrastre de líquido con pH alto a la etapa con pH bajo. En una realización, el pH durante la etapa c) ii) está en el intervalo pH 1,5-5.

La celulosa se recupera después de la etapa c). La celulosa recuperada se puede utilizar para fabricar nuevos textiles o para cualquier otro propósito en el que se utilice celulosa.

En un segundo aspecto, se proporciona material de celulosa reciclado obtenido mediante el método descrito anteriormente.

En una realización, se proporciona el uso del material celulósico reciclado en un proceso para la producción de viscosa.

Otras características y usos de la invención y sus ventajas asociadas serán evidentes para una persona experta en la materia al leer la presente descripción y los ejemplos adjuntos.

Debe entenderse que la presente invención no se limita a las realizaciones particulares en este caso. Los siguientes ejemplos se proporcionan con fines ilustrativos y no pretenden limitar el alcance de la invención, ya que el alcance de la presente invención está limitado únicamente por las reivindicaciones adjuntas.

Ejemplos

Ejemplo 1

Se puede observar un aumento en el componente principal del contenido de glucosa (Glu) en la celulosa cuando el ditionito de sodio (Na2S2O4) estuvo presente durante el hinchamiento de la celulosa en comparación con las mismas condiciones sin ditionito de sodio, véase la tabla 1. Este experimento se realizó bajo fuertes condiciones alcalinas.

Tabla 1. Composición de carbohidratos de la cocción con ditionito y referencia

^ Ara Gal Glu Man Xyl

% basado en leña original secada al horno

Ref 0,37 0,39 41,99 3,34 4,38

Na2S2O4 0,41 0,40 43,58 3,41 4,47

Ejemplo 2

Borras de algodón cortadas en cuadrados pequeños.

• Mezclar y medir la sequedad en un medidor de humedad IR.

• 5 muestras tomadas, cada una de 4 g (secar al aire).

El tratamiento reductor durante el hinchamiento se llevó a cabo a 85 °C durante 30 minutos, se lavó, se secó en una cámara de calentamiento a 60 °C y se pesó.

Tratamiento con ozono:

• Cada muestra se mantiene en 30 ml de H2S4 al 1 % durante 15 min y se exprime a mano.

• Se guarda en frigorífico durante la noche.

• Tratamiento con ozono durante 5 min en cada muestra.

Se puede observar un mayor rendimiento general cuando estuvo presente ditionito de sodio (agente reductor) durante el hinchamiento de la celulosa en comparación con las mismas condiciones sin ditionito de sodio (sin agente reductor), véase la tabla 2. El rendimiento total aumentó del 97,95 % al 99,19 % con el pretratamiento reductor. Condiciones del experimento

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un método para reciclar textiles que comprenden celulosa, dicho método comprende las etapas secuenciales de: a. proporcionar al menos un material textil que comprende celulosa,

2. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el al menos un textil es al menos uno seleccionado del grupo que consiste en algodón, liocel, rayón y viscosa.

3. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el al menos un textil es algodón.

4. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-3, en donde el textil se desintegra mecánicamente para desintegrar al menos parcialmente la celulosa antes de la etapa b).

5. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-4, en donde el pH durante la etapa b) está en el intervalo de 9-13,5.

6. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-5, en donde el NaOH está presente durante la etapa b) en una concentración de 0,01 a 0,5 mol/l.

7. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-6, en donde la temperatura durante la etapa b) está en el intervalo de 50-100 °C.

8. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-7, en donde el al menos un aditivo reductor comprende ditionito de sodio, Na2S2O4.

9. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-8, en donde el blanqueo en la etapa c) -i) se lleva a cabo a una temperatura en el intervalo de 60-120 °C.

10. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-9, en donde el blanqueo en la etapa c) -i) se lleva a cabo durante 20 minutos - 24 horas.

11. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-10, en donde se lleva a cabo un lavado antes de la etapa c) ii).

12. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-11, en donde el material se deshidrata hasta un contenido de agua inferior al 66 % en peso antes de la etapa c) ii).

13. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-12, en donde el pH durante la etapa c) ii) está en el intervalo de pH 1,5-5.

14. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-13, en donde la celulosa se recupera después de la etapa c).

15. Uso de material celulósico reciclado obtenido mediante el método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14 en un proceso para la producción de viscosa.