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

हर साल, दुनिया कपड़ों के पहाड़ों को फेंक देती है। इसमें से बहुत सारा कचरा लैंडफिल में चला जाता है या जला दिया जाता है, जो एक ऐसा भाग्य है जिसे स्वीकार करना तेजी से कठिन होता जा रहा है क्योंकि फैशन उद्योग पहले से कहीं अधिक कपड़े तैयार कर रहा है। एक आशाजनक समाधान इन पुराने कपड़ों को वापस नए कपड़ों में बदलने में निहित है, जिसे फाइबर-टू-फाइबर रीसाइक्लिंग (तंतु-से-तंतु पुनर्चक्रण) के रूप में जाना जाता है। हालाँकि, यह चक्रीय सपना एक जिद्दी बाधा का सामना करता है: रंग। अधिकांश फेंके गए वस्त्र अनगिनत रंगों में रंगे हुए कपड़ों का एक अराजक मिश्रण होते हैं, और उन्हें फिर से उपयोगी बनाने के लिए, उस रंग को हटाना आवश्यक होता है। चुनौती केवल रंग को हटाने की नहीं है, बल्कि ऐसा करने की है कि कपड़े को नष्ट न किया जाए। इस पहेली के केंद्र में मौजूद सामग्री सेलुलोज है, जो कपास में पाया जाने वाला प्राकृतिक फाइबर है और विस्कोस में उपयोग किए जाने वाले पुनर्जीवित फाइबर भी है। ये फाइबर अणुओं की लंबी श्रृंखलाएं हैं जो कपड़े को मजबूती प्रदान करती हैं, लेकिन वे नाजुक भी होते; वे रसायन जो रंग को मिटाने के लिए चाहिए, कभी-कभी इन श्रृंखलाओं को तोड़ सकते हैं, जिससे मजबूत धागा कमजोर, बेकार लुगदी में बदल सकता है।

स्वीडन की एक रासायनिक कंपनी, नौरियन (Nouryon) के शोधकर्ताओं ने इस संतुलन बनाने की समस्या को हल करने का प्रयास किया। उन्होंने एक विशिष्ट प्रकार के कचरे पर ध्यान केंद्रित किया: उपभोक्ता द्वारा उपयोग किए गए कपास और विस्कोस कपड़ों का एक मिश्रण जिसे छाँटा गया, फाड़ा गया और उपचार के लिए तैयार किया गया था। उनका लक्ष्य रासायनिक चरणों का एक ऐसा क्रम खोजने का था जो इन मिश्रित कपड़ों से रंग को धो सके और साथ ही रेशों को इतना बरकरार रख सके कि उन्हें फिर से सूत में काता जा सके। उन्होंने सोडियम हाइड्रोक्साइड, क्लोरीन डाइऑक्साइड और हाइड्रोजन पेरोक्साइड से जुड़ी एक तीन-चरणीय प्रक्रिया का परीक्षण किया। पहला चरण, जिसमें सोडियम हाइड्रोक्साइड का उपयोग किया जाता है, एक मजबूत साबुन की तरह कार्य करता है जो फाइबर से रंग को ढीला करने में मदद करता है। दूसरा चरण क्लोरीन डाइऑक्साइड पेश करता है, जो एक शक्तिशाली ब्लीचिंग एजेंट है, और अंतिम चरण काम को पूरा करने और सामग्री को चमकाने के लिए हाइड्रोजन पेरोक्साइड का उपयोग करता है। शोधकर्ताओं ने पाया कि यह संयोजन गहरे, मिश्रित-रंग के कचरे को एक चमकदार, साफ सामग्री में बदल सकता है, लेकिन प्रत्येक चरण की सटीक स्थितियां अत्यंत महत्वपूर्ण थीं।

यात्रा क्षारीय उपचार (alkaline treatment) के साथ शुरू हुई। जब शोधकर्ताओं ने उच्च तापमान पर सोडियम हाइड्रोक्साइड के साथ फटे हुए कपड़े का उपचार किया, तो रंग निकलना शुरू हो गया। उन्होंने पाया कि इस रसायन की एक विशिष्ट मात्रा जोड़ने में—प्रत्येक टन कपड़े के लिए 150 किलोग्राम—रंग के एक बड़े हिस्से को बिना अत्यधिक नुकसान पहुँचाए हटाने के लिए पर्याप्त था। इस प्रारंभिक धुलाई ने कपास की चमक को एक सुस्त 10 प्रतिशत से बढ़ाकर लगभग 40 प्रतिशत और विस्कोस को 7 प्रतिशत से बढ़ाकर लगभग 50 प्रतिशत कर दिया। इस चरण के दौरान निकलने वाला तरल निकले हुए रंगों के कारण गहरा था, जो यह सिद्ध करता था कि रंगों को रेशों से सफलतापूर्वक अलग किया जा रहा था। महत्वपूर्ण रूप से, शोधकर्ताओं ने देखा कि हालांकि इस प्रक्रिया के दौरान कपास के रेशों ने अपनी आंतरिक शक्ति कुछ हद तक खो दी, लेकिन विस्कोस के रेशे आश्चर्यजनक रूप रूप से स्थिर रहे, और रासायनिक हमले के बावजूद भी अपना ढांचा बनाए रखा।

इसके बाद क्लोरीन डाइऑक्साइड का चरण आया, जो शेष रंग को हटाने के लिए मुख्य कार्यवाहक के रूप में कार्य करता था। शोधकर्ताओं ने इस चरण में पानी की अम्लता (acidity) को समायोजित किया, और पाया कि थोड़ा अम्लीय वातावरण सबसे उपयुक्त था। इस स्तर पर, क्लोरीन डाइऑक्साइड ने बाकी बचे रंग को छीन लिया, जिससे कपास की चमक बढ़कर 74 प्रतिशत और विस्कोस की 77 प्रतिशत हो गई। यह चरण विशेष रूप से महत्वपूर्ण था क्योंकि इसने टीम को रेशों की मजबूती को नियंत्रित करने की अनुमति दी। अम्लता को सूक्ष्मता से ट्यून करके, वे रसायन को सेलुलोज श्रृंखलाओं को बहुत आक्रामक तरीके होकर तोड़ने से रोक सकते थे। इसका अर्थ था कि वे एक विशिष्ट स्तर की फाइबर मजबूती को लक्षित कर सकते थे, जिससे यह सुनिश्चित हो सके कि सामग्री भविष्य के उपयोग के लिए पर्याप्त मजबूत बनी रहे। प्रक्रिया इतनी प्रभावी थी कि अंतिम उत्पाद एक साफ, सफेद कागज की शीट जैसा दिखता था, जो प्रक्रिया की शुरुआत में मौजूद रंगीन, बिखरे हुए टुकड़ों के बिल्कुल विपरीत था।

अंतिम चरण में हाइड्रोजन पेरोक्साइड शामिल था, जो एक सामान्य ब्लीचिंग एजेंट है, लेकिन एक मोड़ के साथ। शोधकर्ताओं ने इसमें मैग्नीशियम मिलाया, जिसने एक स्टेबलाइजर (स्थिर करने वाले) के रूप में कार्य किया। मैग्नीशियम की अनुपस्थिति में, हाइड्रोजन पेरोक्साइड कभी-कभी बहुत आक्रामक हो सकता है, जिससे रेशे टूट जाते हैं और पानी में जैविक कचरा निकल आता है। मैग्नीशियम की उपस्थिति के साथ, ब्लीचिंग अधिक नियंत्रित हो गई। रेशों ने अपनी मूल शक्ति को अधिक बनाए रखा, और अपशिष्ट जल में घुले हुए कार्बनिक पदार्थों की मात्रा में काफी कमी आई। यह एक महत्वपूर्ण निष्कर्ष था, क्योंकि इसने दिखाया कि प्रक्रिया को अधिक स्वच्छ और कुशल बनाया जा सकता है। मैग्नीशियम ने कपड़े को उससे अधिक सफेद नहीं बनाया जितना कि इसके बिना होता, बल्कि इसने कपड़े की अखंडता की रक्षा की और उपचार के पर्यावरणीय बोझ को कम किया।

पूरे प्रयोग के दौरान, टीम ने अंतिम उत्पाद में बचे हुए अवशेषों पर भी बारीकी से नज़र रखी। उन्होंने पाया कि कुछ रंगीन रेशे बने रहे, लेकिन जब उन्होंने इन जिद्दी हिस्सों का विश्लेषण किया, तो उन्होंने पाया कि वे कपास या विस्कोस बिल्कुल नहीं थे। इसके बजाय, वे पॉलिएस्टर थे, जो संभवतः मूल कपड़ों को सिलने के लिए उपयोग किए गए सिलाई धागे थे। यह प्रदूषण पुनर्चक्रण (recycling) में एक ज्ञात समस्या है, क्योंकि पॉलिएस्टर उसी तरह नहीं घुलता जैसे सेलुलोज घुलता है। शोधकर्ताओं ने उल्लेख किया कि हालांकि यह एक बाधा है, लेकिन इसे ब्लीचिंग प्रक्रिया शुरू होने से पहले बेहतर छंटाई या पृथक्करण तकनीकों के साथ प्रबंधित किया जा सकता है। अध्ययन ने निष्कर्ष निकाला कि तीन-चरणीय क्रम आगे बढ़ने का एक व्यवहार्य मार्ग था। इसने सफलतापूर्वक एक जटिल, मिश्रित कचरे को एक चमकदार, उच्च गुणवत्ता वाले कच्चे माल में बदल दिया, यह सिद्ध करते हुए कि हमारे फेंके गए कपड़ों का रंग उनकी कहानी का अंत नहीं है।