מים קשים גורמים לפוליאסטר להשיל הרבה יותר מיקרו-פלסטיק, ורק חלק מהבדים נהנים מאוד מציפויי הגנה, וחושפים מדוע כימיית מים וגימור טקסטיל בלתי נראה משפיעים באופן משמעותי על סיכוני הזיהום בעולם האמיתי.
מחקר: הפחתת נשירת סיבים מיקרופלסטיים מפוליאסטר שנשטף ביד. קרדיט תמונה: Katarzyna Ledwon / Shutterstock
במחקר שנערך לאחרונה פורסם בכתב העת דוחות מדעייםחוקרים חקרו האם ציפויים אנטי-מיקרופלסטיים (MPF) יכולים להפחית ביעילות את שחרור המיקרו-פלסטיק מבדי פוליאסטר במהלך שטיפת ידיים.
הם גילו שהציפוי הצטמצם MPF שחרור, אך יעילותו הייתה תלויה בסוג הבד ובאיכות המים. הציפוי הצטמצם MPF שחרור של עד 92 עבור פוליאסטר ירוק וכ-30% עבור פוליאסטר שחור.
MPFsהמוגדרים בדרך כלל בספרות הרחבה יותר כסיבים מיקרופלסטיים בגודל של פחות מ-5 מ"מ, הם תורמים עיקריים לזיהום המיקרו-פלסטיק הימי, כאשר הלבנת טקסטיל סינתטי אחראית לכ-35% מהמיקרו-פלסטיק שנמצא באוקיינוס.
צמיחת האופנה המהירה העצימה את הנושא הזה, והיוותה איומים אקולוגיים על החיים הימיים, כולל שוניות אלמוגים ודגים, שעלולים לחוות עיכוב צמיחה ונזקים גנטיים. חשיפה אנושית ל MPFs קשור גם לבעיות נשימה ולבעיות בריאותיות אחרות.
טכנולוגיות ציפוי קיימות לבקרת סיבים
אסטרטגיית הפחתה מבטיחה היא שימוש בציפויים מיוחדים של טקסטיל המפחיתים את נשירת הסיבים במהלך ההלבסה. מחקרים הראו שציפויים העשויים מחומרים מתכלים או פולימרים בעלי חיכוך נמוך יכולים להפחית MPF שחרור של עד 90% במהלך הכביסה במכונה.
צריך לטפל בכימיה של שטיפת ידיים וכימיה במים
עם זאת, כל המחקר הקודם הוגבל להלבנת מכונות במים מופחתים עם או בלי חומר ניקוי, למרות העובדה ששני שלישים מהאוכלוסיה העולמית מכבסים בגדים ביד, לרוב תוך שימוש במים טבעיים או עשירים במינרלים.
השפעת קשיות המים, כפי שנמדדת על ידי סך המוצקים המומסים (TDS), על MPF לכן השחרור הוא מוקד מרכזי בחקירה.
מטרות לימוד והגדרת ניסויים
חוקרים בדקו את הביצועים של קיים MPF-הפחתת הציפוי במהלך שטיפת ידיים כדי להעריך כיצד מקורות מים שונים משפיעים על כמות וגודל הסיבים המשתחררים מבדי פוליאסטר.
הליך הכנת וציפוי הבד
נבדקו שני בדי 100% פוליאסטר (ירוק ושחור). כל בד הוכן כדוגמיות בגודל 15 × 15 ס"מ, לא מצופות או מצופות בתהליך דו-שכבתי.
השכבה הראשונה כללה מריחת תמיסת פריימר של 3-aminopropyltriethoxysilane (APTES) בטולואן, ואחריו הידרוליזה, ניקוי וטיפול בפלזמה.
השכבה השנייה, polydimethylsiloxane (PDMS), הוחל באמצעות שקיעת אדים כדי ליצור משטח בעל חיכוך נמוך, במטרה להפחית MPF נְשִׁירָה.
פרוטוקול שטיפת ידיים ובחירת מים
כל דוגמית בד נשטפה ידנית על קרש כביסה מבמבוק במשך 5 דקות תוך שימוש ב-1 ליטר מים ב-25 מעלות בקירוב, המכילה חומר ניקוי סטנדרטי. נעשה שימוש בשלושה סוגי מים: דהיון (DI), ברז ומים אגם אונטריו, כל אחד מהם שונה TDS תוֹכֶן.
קולחי השטיפה סונן דרך מסנני ניילון בגודל 12 מיקרומטר, מיובש ונותח תחת מיקרוסקופ כדי לספור ולמדוד MPFs.
שיטות אפיון משטח וסיבים
מאפייני פני השטח של בדים הוערכו באמצעות מיקרוסקופ אלקטרונים סורק (SEM), ספקטרוסקופיה אינפרא אדום טרנספורמציה פורייה (FTIR), וספקטרוסקופיה פוטואלקטרון בקרני רנטגן (XPS), כמו גם מדידות זווית מגע להערכת הרטיבות ושלמות הציפוי.
סוגי שברים בסיבים סווגו גם חזותית ככשלי עייפות או מתח, מה שמספק תובנות כיצד תכונות המים משפיעות על שבירת הסיבים.
השפעות של TDS על שחרור MPF
TDS במי כביסה גדל מאוד MPF שחרור: פוליאסטר ירוק ושחור לא מצופה משתחרר יותר מפי שניים מכמות מיקרו-פלסטיק ב-TDS מים של אגם אונטריו כמו בשפלTDS מים דה-יונים.
ביצועי ציפוי על פני סוגי בדים
ציפויים דו-שכבתיים מפחיתים באופן משמעותי MPF שחרור מפוליאסטר ירוק ב-77 עד 92% על פני סוגי מים שונים, אך רק מקטין את פליטת סיבי פוליאסטר שחור ב-26 עד 37%. ההפחתה עבור פוליאסטר שחור ב DI המים היו צנועים ולא מובהקים סטטיסטית (p שווה ל-0.052), בעוד שההפחתה במי הברז והאגם הייתה משמעותית.
עבור פוליאסטר ירוק, יעילות הציפוי ירדה בבירור TDS גדל, אך עבור פוליאסטר שחור, לא היה קשר עקבי בין קשיות המים לביצועים.
פוליאסטר שחור ללא ציפוי עדיין משיר כ-60% פחות מיקרופלסטיק מפוליאסטר ירוק.
השפעת כימיית המים על אורך הסיבים
גָדֵל TDS הוביל להפחתה משמעותית ב MPF אורך: מדידות אורך בוצעו עבור הפוליאסטר השחור בלבד, והסיבים השתחררו פנימה DI ממוצע המים היה 1.19 מ"מ, ואילו המים מאגם אונטריו היו בממוצע רק 0.53 מ"מ. הציפוי לא השתנה באופן משמעותי MPF אורך או שבירה של סיבים פני השטח. בדיקות זווית מגע מים גילו שהבדים המצופים היו בהתחלה הידרופוביים, אם כי עמידות הציפוי השתנתה, במיוחד על פוליאסטר ירוק.
זיהום פני השטח והדבקת ציפוי
FTIR ניתוחים גילו זיהום סיליקון קיים, בעוד XPS זיהה זיהום פלואור על הפוליאסטר הירוק, שעשוי להשפיע על הידבקות הציפוי. המחברים מציינים שהגב הטכני של הפוליאסטר השחור כבר הכיל גימור על בסיס סיליקון, מה שהנמיך את נשירת קו הבסיס שלו וגרם לתוספת PDMS ציפוי נראה פחות יעיל ביחס לנקודת התחלה שהשתנתה.
מנגנוני חדירות האוויר וכשל בסיבים לא הושפעו מהרכב הציפוי או מי הכביסה, מה שמאשר כי ההבדלים ב MPF שחרור היה קשור בעיקר לכימיה של מים ולא לנזקי בד.
השפעת קשיות המים על פיצול MPF
מחקר זה הוכיח כי גבוה יותר TDS במי שטיפת ידיים עולה MPF משחרר ומקצר את אורך הסיבים, ככל הנראה בגלל שמינרלים מומסים מפוררים סיבים שכבר מנותקים במקום לגרום נזק נוסף לבד.
מגבלות ציפוי והשלכות מעשיות
ה PDMS ציפוי מופחת ביעילות MPF פליטות, במיוחד מפוליאסטר ירוק, אך הביצועים שלו הופרעו על ידי זיהום פני השטח וקשיות המים. ממצאים אלה מדגישים שהרכב המים ממלא תפקיד מפתח ב MPF זיהום, אפילו במהלך כביסה ידנית.
נקודות החוזק והאילוצים של הראיות
החוזקות כוללות השוואה מקיפה של סוגי מים וניתוחי משטח מתקדמים. עם זאת, הקטן MPF אימות מוגבל המוני של מנגנון חיתוך הסיבים המוצע.
המחברים הדגישו שגם תקנים עתידיים צריכים לכמת MPF אובדן מסה כמדד העיקרי, לא רק ספירת סיבים, במיוחד עבור תרחישים של שטיפת ידיים.
כיוונים עתידיים למחקר מצמצם MPF
מחקר עתידי צריך לכמת MPF אובדן מסה על פני כימיות מים שונות וחקור ציפויים חזקים יותר המתאימים לטקסטיל בעולם האמיתי.
לתוצאות יש השלכות מעשיות על יצרנים, קובעי מדיניות וצרכנים לגבי MPF הפחתה, תקני סינון שפכים ועיצוב חומרי טקסטיל.
