Decolorization of cellulose-based post-consumer textile waste in a sequence involving sodium hydroxide, chlorine dioxide, and hydrogen peroxide

Chaque année, le monde rejette des montagnes de vêtements. Une grande partie de ces déchets finit dans des décharges ou est brûlée, un sort de plus en plus difficile à accepter alors que l'industrie de la mode produit plus de vêtements que jamais. Une solution prometteuse réside dans la transformation de ces vieux vêtements en nouveaux, un processus connu sous le nom de recyclage de fibre à fibre. Cependant, ce rêve circulaire se heurte à un obstacle tenace : la couleur. La plupart des textiles jetés sont un mélange chaotique de tissus teints en d'innombrables nuances et, pour les rendre à nouveau utiles, cette couleur doit être éliminée. Le défi n'est pas seulement de retirer la teinture, mais de le faire sans détruire le tissu lui-même. Le matériau au cœur de ce puzzle est la cellulose, la fibre naturelle présente dans le coton et dans les fibres régénérées utilisées dans la viscose. Ces fibres sont de longues chaînes de molécules qui confèrent au tissu sa résistance, mais elles sont aussi délicates ; les produits chimiques mêmes nécessaires pour blanchir la teinture peuvent parfois briser ces chaînes, transformant un fil solide en une bouillie faible et inutile.

Des chercheurs de Nouryon, une entreprise chimique en Suède, se sont donné pour mission de résoudre cet équilibre délicat. Ils se sont concentrés sur un type spécifique de déchets : un mélange de vêtements en coton et en viscose post-consommation qui avaient été triés, déchiquetés et préparés pour le traitement. Leur objectif était de trouver une séquence d'étapes chimiques capables de laver la couleur de ces tissus mixtes tout en présissant les fibres suffisamment pour qu'elles puissent être filées en nouveau fil. Ils ont testé un processus en trois étapes impliquant de l'hydroxyde de sodium, du dioxyde de chlore et du peroxyde d'hydrogène. La première étape, utilisant l'hydroxyde de sodium, agit comme un savon puissant qui aide à détacher la teinture des fibres. La deuxième étape introduit le dioxyde de chlore, un agent de blanchiment puissant, et la dernière étape utilise le peroxyde d'hydrogène pour terminer le travail et éclaircir le matériau. Les chercheurs ont découvert que cette combinaison pouvait transformer des déchets sombres et multicolores en un matériau brillant et propre, mais les conditions exactes de chaque étape importaient énormement.

Le voyage a commencé par le traitement alcalin. Lorsque les chercheurs ont traité le tissu déchiqueté avec de l'hydroxyde de sodium à haute température, la couleur a commencé à se détacher. Ils ont découvert qu'ajouter une quantité spécifique de ce produit chimique — 150 kilogrammes pour chaque tonne de tissu — suffisait à éliminer une partie significative de la teinture sans causer de dommages excessifs. Ce lavage initial a fait passer la luminosité du coton d'un terne 10 % à environ 40 %, et celle de la viscose de 7 % à près de 50 %. Le liquide qui s'est écoulé durant cette étape était sombre à cause des teintures retirées, prouvant que la couleur était effectivement séparée des fibres. Crucialement, les chercheurs ont observé que si les fibres de coton perdaient une partie de leur force interne au cours de ce processus, les fibres de viscose restaient étonnamment stables, conservant leur structure même sous l'assaut chimique.

Ensuite, l'étape du dioxyde de chlore est intervenue, servant de moteur principal pour l'élimination de la couleur restante. Les chercheurs ont ajusté l'acidité de l'eau lors de cette étape, trouvant qu'un environnement légèrement acide était le point d'équilibre idéal. À ce niveau, le dioxyde de chlore a éliminé le reste de la teinture, faisant grimper la luminosité du coton à 74 % et celle de la viscose à 77 %. Cette étape était particulièrement importante car elle permettait à l'équipe de contrôler la force des fibres. En ajustant finement l'acidité, ils pouvaient empêcher le produit chimique de décomposer les chaînes de cellulose de manière trop agressive. Cela signifiait qu'ils pouvaient cibler un niveau spécifique de résistance des fibres, garantissant que le matériau serait assez robuste pour un usage futur. Le processus était si efficace que le produit final ressemblait à une feuille de papier blanche et propre, un contraste saisissant avec les débris colorés et déchiquetés qui ont débuté le processus.

La dernière étape impliquait du peroxyde d'hydrogène, un agent de blanchiment courant, mais avec une variante. Les chercheurs ont ajouté du magnésium au mélange, un mouvement qui a agi comme un stabilisateur. En l'absence de magnésium, le peroxyde d'hydrogène peut parfois devenir trop agressif, décomposant les fibres et libérant des déchets organiques dans l'eau. Avec la présence de magnésium, le blanchiment est devenu plus contrôlé. Les fibres ont conservé davantage de leur force d'origine, et la quantité de matière organique dissoute dans les eaux usées a considérablement chuté. Il s'agissait d'une découverte vitale, car elle montrait que le processus pouvait être rendu plus propre et plus efficace. Le magnésium n'a pas rendu le tissu plus blanc qu'il ne l'aurait été sans lui, mais il a protégé l'intégrité du tissu et réduit la charge environnementale du traitement.

Tout au long de l'expérience, l'équipe a également examiné de près ce qui restait dans le produit final. Ils ont constaté que certaines fibres colorées persistaient, mais lorsqu'ils ont analysé ces fragments tenaces, ils ont découvert qu'il ne s'agissait ni de coton ni de viscose. Il s'agissait plutôt de polyester, provenant probablement des fils de couture utilisés pour assembler les vêtements originaux. Cette contamination est un problème connu dans le recyclage, car le polyester ne se dissout pas de la même manière que la cellulose. Les chercheurs ont noté que, bien que ce soit un obstacle, celui-ci peut être géré avec de meilleures techniques de tri ou de séparation avant le début du processus de blanchiment. L'étude a conclu que la séquence en trois étapes était une voie viable pour l'avenir. Elle a réussi à transformer un flux de déchets complexes et mixtes en une matière première brillante et de haute qualité, prouvant que la couleur de nos vêtements jetés n'a pas nécessairement à être la fin de leur histoire.