Nachhaltige Mode: NCSU-Experten schaffen mit Nanotechnologie eine sauberere Zukunft

 Während Farbe einer der Hauptindikatoren für den Verkaufserfolg in der Modebranche ist, ist sie auch eine der weltweit größten Quellen für Wasserverschmutzung. Tatsächlich kippen Textilfabriken Farbstoffreste und gefährliche Chemikalien oft in Kanäle, Bäche und Flüsse.

An der NC State haben Forscher des College of Natural Resources und des Wilson College of Textiles ein Verfahren entwickelt, das dieses Problem eines Tages lösen könnte – und dabei nanoskopische Partikel aus Holz verwenden.

„Textilfabriken verwenden Farbstoffe und andere Färbemittel, die sehr giftig sind“, sagte er Nathalie Lavoine, Assistenzprofessor in der Abteilung für Waldbiomaterialien. „Der Einsatz von Nanozellulose ist ein Weg hin zu einer nachhaltigen Verarbeitung.“

Nanozellulose ist eine natürlich vorkommende Substanz, die aus Zellulose gewonnen wird – der Hauptsubstanz der Zellwände einer Pflanze. Es wird in zwei Typen unterteilt: Nanokristalle und Nanofibrillen, die beide biologisch abbaubar und ungiftig sind. Ersteres ist auch stärker als Stahl.

Mit Mitteln des Research Opportunity Seed Fund Program am Wilson College of Textiles haben Lavoine und ihre Mitarbeiter ein Verfahren entwickelt, das es ihnen ermöglicht, Nanozellulose zur Herstellung von Kleidungsstücken mit schillernden Merkmalen zu verwenden, die dem regenbogenfarbenen Schimmer ähneln, der auf Fischschuppen und Vogelfedern zu sehen ist und Insektenkörper.

„Forscher wissen, wie man mit diesen Nanopartikeln schillernde Filme herstellt“, sagte Lavoine. „Aber bisher gab es keine Möglichkeit, diese Partikel auf Textilien aufzubringen.“

Die Forscher extrahieren Cellulose aus Holzspänen und dem Zellstoff, der bei der Papierherstellung verwendet wird, kombinieren sie mit Wasser und behandeln die resultierende Mischung mit Säure, um Nanokristalle freizulegen. Anschließend reinigen sie die Mischung, um unerwünschte Bestandteile zu entfernen.

Sobald der Reinigungsprozess abgeschlossen ist, geben die Forscher die Mischung in Rahmen, damit sie zu plastikähnlichen Filmen erstarren kann. Anschließend schneiden sie die Folien mithilfe eines computergestützten Designtisches in Formen und Muster, die auf Kleidungsstücke gedruckt werden können.

Lavoine sagte, die Verwendung von Nanozellulose in Textilien stelle die nachhaltige Nutzung natürlicher Ressourcen sicher und öffne den Weg für neue Verwendungsmöglichkeiten sowohl von minderwertigem Holz als auch von traditionellen Holzquellen. Es könnte auch die Farbstoffverschmutzung durch die Modeindustrie verringern.

Das Umweltprogramm der Vereinten Nationen stellte fest, dass nicht nur der Färbeprozess für Stoffe die zweitgrößte Quelle der Wasserverschmutzung ist, sondern dass allein die Modeindustrie 20% des weltweiten Abwassers produziert.

Während Lavoine und ihre Mitarbeiter noch nicht herausgefunden haben, wie sie alle Farben bereitstellen können, arbeiten sie derzeit daran. Sie testen auch die Anwendung von Nanozellulose auf einer Reihe anderer Artikel, darunter Handyhüllen.

„Wir können diese Arbeit auf viel mehr als nur Textilien ausweiten“, sagte Lavoine. „Die einzige Grenze ist unsere Vorstellungskraft.“

Lavoine und ihre Mitarbeiter kürzlich stellten ihre Arbeiten vor beim ACCelerate Festival 2022 in Washington, D.C. Die dreitägige Veranstaltung, die im Smithsonian National Museum of American History stattfindet, präsentiert „kreative Erkundung und Forschung an der Schnittstelle von Wissenschaft, Technik, Kunst und Design“ im Rahmen der Atlantic Coast Conference.

Zukünftig werden die Forscher mit dem NSF I-Corps zusammenarbeiten, um ihre Arbeit zu kommerzialisieren. Das Schulungsprogramm zielt darauf ab, Forschern des NC State dabei zu helfen, ihre Ideen und Erfindungen durch Kundengewinnung und Marktforschung auf den Markt zu bringen.

„Es gibt noch viel Forschungsbedarf“, sagte Lavoine. „Letztendlich möchten wir jedoch ein oder zwei Industriepartner finden, die diesem Projekt einen kommerziellen Mehrwert verleihen können.“

Dieser Beitrag war ursprünglich veröffentlicht in den Nachrichten des College of Natural Resources.

(C) NCSU