Milieuvriendelijk verven van textiel

Een groot nadeel van het verven van textiel is dat er erg veel water (als oplosmiddel) nodig is voor dit proces: jaarlijks wereldwijd 10 gigaton. Dat water raakt ook nog eens sterk vervuild en moet dus worden gereinigd, tegen hoge kosten. Onderzoekers ontwikkelen daarom een alternatief: het gebruik van zogenaamd superkritisch kooldioxide als oplosmiddel.

De eigenschappen van superkritisch kooldioxide (dit is kooldioxide bij een heel bepaalde combinatie van volume, druk en temperatuur) zijn zeer gemakkelijk ‘in te stellen’. Hierdoor is het superkritisch kooldioxide(scCO2) na het verfproces zeer gemakkelijk te verwijderen (door een eenvoudige verlaging van de druk), waarna de kleurstof kan worden hergebruikt. Het verven met superkritisch kooldioxide kost ook nog eens minder energie.

De Delftse promovendus Martijn van der Kraan constateert in zijn onderzoek dat de toepasbaarheid van de alternatieve technologie op dit moment wordt beperkt door twee factoren. Ten eerste is er nog niet genoeg kennis van het verven in superkritisch kooldioxide. Ten tweede vindt het proces plaats bij condities van ongeveer 120ºC en 300 bar waardoor er hoge-druk-machines nodig zijn. Dit resulteert in hoge investeringskosten die industriële implementatie in de weg kunnen staan.

Van der Kraan heeft het superkritische verfproces daarom experimenteel onderzocht en tevens nieuwe apparatuur ontwikkeld om de investerings- en proceskosten te minimaliseren. Zijde, wol, nylon en polyester zijn, nog op kleine schaal, met goed resultaat in scCO2 geverfd. Het was daarbij de eerste keer dat zijde in scCO2 is geverfd met een goed resultaat.

Van der Kraan heeft onder meer een 100-liter verfmachine gebouwd om verven voor polyester te testen. Daarbij werd een nieuw type drukvat gebruikt, bestaande uit een stalen binnenvat omwikkeld met koolstofvezels en met een speciale jukconstructie om krachten beter op te vangen. Deze opzet verlaagt de investeringskosten maar ook de operationele kosten, doordat de hoeveelheid energie om het vat te verwarmen lager is dan bij een volledig stalen vat. Deze verfmachine staat in oktober op de ITMA, een belangrijke textielbeurs in Singapore.

Er is eveneens een 1000-liter superkritische verfmachine ontworpen voor het verven van 300 kg polyester en het hergebruiken van alle kleurstof en 96% van de CO2. Een economische analyse toonde aan dat de aanschafkosten van een superkritisch machine hoger zijn (500.000 euro) dan van een waterverfmachine (100.000 euro), maar tevens dat de operationele kosten veel lager zijn (0,35 in plaats van 0,99 euro per kg polyester). Het overall resultaat zijn 50% lagere proceskosten voor het superkritische proces. Er is dus aangetoond dat dit proces niet alleen milieutechnisch superieur is aan verven met water, maar ook economisch.

Eerder deze maand promoveerde Van der Kraans collega-onderzoeker María Vanesa Fernández Cid al aan de TU Delft op het superkritisch verven van katoen (een materiaal dat Van der Kraan niet bestudeerde). Zij behaalde op laboratoriumschaal veelbelovende resultaten.