Databáze NIST může pomoci zvýšit recyklaci textilu a oblečení

Představte si toto: Máte pytel silně použitého oblečení, který již nelze darovat, a zabírá místo ve vaší skříni, takže jej odevzdáte v místním recyklačním středisku. Ale co se stane s tou taškou oblečení? Můžete předpokládat, že se oblečení zpracuje a znovu použije k výrobě nových produktů. 

Výzkumnice Amanda Forsterová stojí ve své laboratoři sleduje data hmotnostní spektrometrie získaná ze vzorků oděvů a textilu. Kredit: A. Boss/NIST

Podle Agentury pro ochranu životního prostředí (EPA) však v roce 2018 přibližně 85 % použitého oblečení a textilu zamířilo na skládky a do spaloven, čímž se plýtvalo vzácnými zdroji a znečišťovalo naše životní prostředí. Jedním z důvodů je, že recyklace může být dražší než skládkování, takže společnosti mají k ní jen malou motivaci.

Aby pomohli vyřešit tento problém, vyvinuli výzkumníci z Národního institutu pro standardy a technologie (NIST) databázi, která obsahuje molekulární „otisky prstů“ různých druhů textilních vláken, a tak může umožnit rychlejší a efektivnější třídění látek v recyklačních centrech. 

„Tato referenční data pomohou zlepšit třídicí algoritmy a odemknou potenciál pro vysoce výkonné třídění, které vyžaduje méně manuální práce,“ řekla Amanda Forster, inženýrka výzkumu materiálů NIST. Forster vede projekt NIST zaměřený na udržení textilií na konci životnosti v ekonomice, což je proces nazývaný textilní cirkularita. „To by mělo snížit náklady a zvýšit efektivitu, díky čemuž bude recyklace textilu ekonomicky životaschopnější."

Databáze je zdarma a je k dispozici ke stažení na NIST Public Data Repository . 

Vzorek oděvu je analyzován pomocí analytické laboratorní techniky zvané blízká infračervená spektroskopie. Metoda měří, kolik světla prochází látkou nebo se z ní rozptyluje a vytváří jedinečný vzor – jakýsi otisk prstu, který dokáže identifikovat typy vláken v oblečení. Kredit: A. Boss/NIST

Problém textilního odpadu v posledních letech narůstá. Jedním z důvodů je rychlá móda, obchodní model, díky kterému společnosti chrlí velké objemy levného, ​​módního oblečení, jež se často rychle vyhazuje. Nové typy textilií, smíšené textilie a neúplné nebo nepřesné označování také představují značné problémy, pokud jde o třídění textilií v recyklačních centrech. 

V těchto centrech dělníci třídí oděvy pomocí ručních zařízení, která svítí v blízkém infračerveném světle. Měř takí, kolik světla prochází látkou nebo se z ní rozptyluje a vytváří jedinečný vzor – jakýsi otisk prstu, který dokáže identifikovat typ vláken v oblečení. Tato technika, nazývaná spektroskopie blízkého infračerveného záření (NIR), může být také použita v automatizovaných systémech dopravníkových pásů. Současné techniky však stále vyžadují mnoho ruční práce. 

V posledních letech výrobci recyklačních zařízení stále více využívají strojové učení a umělou inteligenci ke zlepšení svých třídicích algoritmů. K trénování těchto algoritmů potřebují vysoce kvalitní referenční data. 

Zde přichází na scénu databáze NIST. Nazvaná Near-Infrared Spectra of Origin-defined and Real-world Textiles, neboli NIR-SORT, obsahuje 64 různých typů látek spolu s jejich daty NIR, které produkují. Databáze zahrnuje čisté typy vláken, jako je bavlna a polyester; smíšené typy vláken, jako jsou spandexové směsi; a skutečné látky odebrané ze sekáčů. Výrobci skenerových systémů NIR mohou tuto databázi použít k výcviku a testování svých třídicích algoritmů a ke zlepšení výkonu svých produktů.

Výzkumníci NIST vyvinuli databázi, která obsahuje molekulární „otisky prstů“ různých druhů látek. Některé vzorky oděvů a textilu pro databázi jsou zobrazeny zde.  Kredit: A. Boss/NIST

„Potíž nastává, když jsou vlákna podobná, jako bavlna nebo konopí. To znamená, že blízký infračervený signál je podobný. Totéž platí pro směs bavlny a polyesteru. Je to nové vlákno nebo směs dvou nebo více vláken?“ řekla výzkumná chemička NIST Katarina Goodge, která vedla vývoj databáze.

AI může pomoci zpřesnit proces rozhodování

Protože NIST je národní měřicí institut, má vybavení a odborné znalosti k naplnění této databáze velmi kvalitními spektry. Doufejme, že to bude znamenat méně chyb při identifikaci látek a více textilií, které se budou recyklovat. 

Tento výzkum vychází z klíčové iniciativy zprávy NIST, ve které odborníci doporučovali vývoj lepší technologie pro identifikaci a třídění textilií a oděvů. Tyto snahy jsou součástí programu Circular Economy Program NIST, který rozvíjí vědu o měření a metody na podporu ekonomiky, kde jsou materiály navrženy tak, aby si zachovaly svou hodnotu opakovaným opětovným použitím, opravami a recyklací, s likvidací jako poslední možností.

Zdroj: National Institute of Standards and Technology (7.1.2025)