Depois de uma arrumação no armário, quais são as opções para reciclar nossas roupas antigas? Poucas. Além de levar roupas usadas para um centro de doações, não existe um processo de reciclagem de têxteis como existe para garrafas e latas. E, em média, o americano descarta cerca de 37 kg de roupas por ano. Isso equivale a mais de 11 milhões de toneladas de têxteis que acabam em aterros sanitários ou incineradores. 

Mas os engenheiros do MIT esperam reduzir a crescente montanha de resíduos têxteis com um novo fio reciclável. 

A equipe desenvolveu um fio feito a partir de um tipo de plástico comumente usado em garrafas de leite e sacolas de supermercado. O novo fio, que tem uma textura semelhante à de uma linha de costura tradicional, pode ser tecido para criar roupas leves e elásticas. Os pesquisadores afirmam que, ao final de sua vida útil, uma peça de roupa feita com esse fio poderia ser derretida e transformada em um novo fio, que por sua vez seria tecido para confeccionar novas roupas ou até mesmo moldado em botões, fivelas de cinto e outros acessórios de plástico.

Para demonstrar a reciclabilidade do fio, os pesquisadores fiaram um carretel de fio, derreteram o fio e o transformaram em um novo fio, repetidas vezes. Eles descobriram que, mesmo após 10 ciclos, o fio permanecia tão resistente e flexível quanto uma linha convencional. 

Eles imaginam que o novo fio possa ser uma alternativa aos fios elásticos de elastano-poliéster ou elastano-náilon, que são produzidos a partir de uma combinação de fibras que não podem ser recicladas juntas. O novo fio da equipe, em contrapartida, é feito de uma combinação específica de materiais plásticos que imita as propriedades resistentes e elásticas dos fios de elastano, além de ser facilmente reciclável. 

“Oitenta por cento dos tecidos no mercado americano atualmente contêm alguma quantidade de elastano, o que os torna não recicláveis”, afirma Svetlana Boriskina, pesquisadora do Departamento de Engenharia Mecânica do MIT. “Não existe, atualmente, nenhuma tecnologia amplamente adotada que recicle tecidos para produzir novos tecidos. Com nosso novo fio, esperamos mudar essa realidade.”

Boriskina e seus colegas publicaram os detalhes do novo fio em um estudo publicado na revista ACS Materials Letters . Os coautores do MIT incluem o primeiro autor SeongHyeon Kim, Duo Xu, Volodymyr Korolovych, Domingo Flores-Hernandez, Kaniz Moriam e Daniel Braconnier.

O elastano é uma fibra sintética à base de poliuretano, elástica, mas não muito resistente. Um fio elástico é composto por duas partes: um núcleo de elastano, envolto por uma camada externa de poliéster ou náilon resistente. A combinação desses materiais confere aos fios elásticos sua elasticidade e resistência únicas. 

Mas essa mesma mistura de materiais torna os fios elásticos praticamente impossíveis de reciclar. Os fios teriam que ser tratados quimicamente para separar a camada externa de poliéster do núcleo de elastano. O material da camada externa, à base de poliéster, poderia então ser derretido e reutilizado. Mas não há como reciclar o fio como um todo sem a separação química.

“Embora existam tecnologias de separação química, elas aumentam o custo e a complexidade, e geralmente exigem produtos químicos tóxicos que são prejudiciais ao meio ambiente”, diz Boriskina. “É por isso que a maioria das roupas elásticas acaba no lixo.”

Em 2021, o grupo de Boriskina desenvolveu um novo tipo de  fio feito de polietileno . O polietileno é o tipo de plástico mais comum no mundo, usado para fabricar de tudo, desde sacolas de supermercado, garrafas de água, lixeiras e brinquedos até tubos industriais e lonas plásticas. O polietileno é um termoplástico, o que significa que pode ser derretido e transformado novamente, sendo assim reciclado. 

No entanto, o polietileno nunca havia sido realmente considerado como um material têxtil. Em trabalhos anteriores, Boriskina e seus colegas demonstraram que era possível fiar fios de polietileno, que então eram tecidos para confeccionar diversas peças de vestuário. Nesses experimentos, eles se concentraram nas propriedades de absorção de umidade, resistência a manchas e resfriamento do fio. 

Em seu novo estudo, o grupo buscou adaptar o fio de polietileno para imitar a resistência e a flexibilidade do elastano; eles também procuraram demonstrar a reciclabilidade do fio. 

Inicialmente, buscaram formulações de copolímeros elásticos à base de polietileno que se assemelhassem a um núcleo elástico de elastano. Separadamente, desenvolveram fios de polietileno que pudessem atuar como uma bainha mais resistente. Analisando a literatura científica e examinando relatórios industriais, a equipe avaliou diversas variações químicas do polietileno.

“A estrutura química do polietileno é como uma guirlanda de Natal — uma espinha dorsal de carbono, carbono, carbono, e também essas 'decorações' pendentes de átomos de hidrogênio ou pequenos ramos com a mesma estrutura da espinha dorsal”, explica Boriskina. “A forma como essas cadeias estão dispostas pode alterar as propriedades de toda a estrutura.”

“O polietileno pode nos oferecer uma ampla gama de propriedades, dependendo de como é produzido”, acrescenta a primeira autora, SeongHyeon Kim.

Para o núcleo do fio, a equipe utilizou uma resina à base de polietileno que resulta em uma fibra mais elástica. Para a bainha do fio, escolheram uma segunda resina, mais rígida. Os pesquisadores obtiveram grânulos de cada resina de um fabricante de produtos químicos e, em seguida, submeteram cada tipo de grânulo a um processo de fabricação de fibras. Primeiro, despejaram os grânulos em uma tremonha e, em seguida, aqueceram-nos a cerca de 177 graus Celsius (350 graus Fahrenheit), ultrapassando seu ponto de fusão. O polietileno derretido foi então extrudado por pequenas máquinas para produzir fibras finíssimas. 

"Basta derreter o material em um tambor com um aquecedor e depois extrudá-lo e fiá-lo para transformá-lo em fibras", diz Kim. "É como uma máquina de fazer espaguete."

A equipe utilizou uma máquina de fiar industrial para enrolar as fibras da bainha em torno de uma fibra central, produzindo assim o fio elástico final. 

Como o núcleo e a bainha do fio pertencem à mesma família química do polietileno, Boriskina afirma que os materiais não precisam ser separados antes da reciclagem, ao contrário dos fios elásticos à base de elastano. O novo fio pode ser derretido e transformado em novos fios ou outros produtos plásticos.

“Como possuem exatamente a mesma composição química, elas se combinam muito bem”, diz ela. “É isso que torna esse fio altamente reciclável.”

Como demonstração, a equipe torceu um fio elástico com núcleo e bainha, derreteu-o e o refiou, dez vezes. A cada vez, testaram as propriedades mecânicas do fio, esticando-o com precisão e medindo a força de tração necessária para que ele se rompesse. A partir desses testes, descobriram que as versões recicladas do fio eram tão resistentes quanto o fio original com bainha. Esses fios reciclados agora podem ser usados para fabricar novos fios elásticos, torcendo-os em torno de um núcleo elástico recém-fiado.

“Agora temos algo que pode ser tricotado e tecido”, diz Boriskina. “Essa é a próxima etapa.”

A equipe afirma que sua nova receita para fios de polietileno pode ser produzida em larga escala, em bobinas de tamanho industrial. Assim como as fibras de elastano convencionais, seriam necessários quilômetros de fio para tecer uma única peça têxtil. Mas, uma vez tecida e utilizada, a equipe prevê que uma peça de roupa de polietileno poderia ser descartada em uma lixeira de reciclagem e enviada a uma instalação para ser derretida e transformada em fio novamente, possibilitando uma economia têxtil e da moda mais sustentável e circular. 

“Esperamos que isso evite a necessidade de produzir cada vez mais materiais têxteis, pois será possível reciclar grande parte deles”, diz Boriskina. 

Este trabalho foi parcialmente financiado pelo DEVCOM Soldier Center, através do US Army Research Office, pelo Office of Naval Research Global, via Tecnológico de Monterrey, e pelo Programa MIT Portugal.