Moins de 15 % des 92 millions de tonnes de vêtements et d’autres textiles jetés chaque année sont recyclés, en partie parce qu’ils sont si difficiles à trier. Des étiquettes tissées fabriquées avec des fibres photoniques peu coûteuses, développées par une équipe dirigée par l’Université du Michigan, pourraient changer cela.
Brian Iezzi scanne et mesure les fibres photoniques du tissu qu’il a développé. Crédit image : Marcin Szczepanski/Conteur principal multimédia, University of Michigan College of Engineering
« C’est comme un code-barres qui est tissé directement dans le tissu d’un vêtement », a déclaré Max Steinprofesseur UM de science et d’ingénierie des matériaux et auteur correspondant de l’étude sur les technologies avancées des matériaux.
« Nous pouvons personnaliser les propriétés photoniques des fibres pour les rendre visibles à l’œil nu, lisibles uniquement sous une lumière proche infrarouge ou toute combinaison. »
Les étiquettes ordinaires n’arrivent souvent pas à la fin de la vie d’un vêtement – elles peuvent être coupées ou lavées jusqu’à ce qu’elles soient illisibles, et les informations sans étiquette peuvent s’estomper. Le recyclage pourrait être plus efficace si une étiquette était tissée dans le tissu, invisible jusqu’à ce qu’elle ait besoin d’être lue. C’est ce que la nouvelle fibre pourrait faire.
Les recycleurs utilisent déjà des systèmes de tri dans le proche infrarouge qui identifient différents matériaux en fonction de leurs signatures optiques naturelles – le plastique PET dans une bouteille d’eau, par exemple, a un aspect différent sous une lumière proche infrarouge que le plastique HDPE dans un pot à lait.
Différents tissus ont également des signatures optiques différentes, mais Brian Lezzichercheur postdoctoral dans le laboratoire de Shtein et auteur principal de l’étude, explique que ces signatures sont d’une utilité limitée pour les recycleurs en raison de la prévalence des tissus mélangés.
« Pour qu’un système de recyclage véritablement circulaire fonctionne, il est important de connaître la composition précise d’un tissu – un recycleur de coton ne veut pas payer pour un vêtement composé à 70% de polyester », a déclaré Iezzi. « Les signatures optiques naturelles ne peuvent pas fournir ce niveau de précision, mais nos fibres photoniques le peuvent. »
L’équipe a développé la technologie en combinant l’expertise photonique d’Iezzi et de Shtein, généralement appliquée à des produits tels que les écrans, les cellules solaires et les filtres optiques, avec les capacités textiles avancées du Lincoln Lab du MIT. Le laboratoire s’est efforcé d’intégrer les propriétés photoniques dans un procédé compatible avec une production à grande échelle.
Ils ont accompli la tâche en commençant par une préforme, une matière première en plastique qui comprend des dizaines de couches alternées. Dans ce cas, ils ont utilisé de l’acrylique et du polycarbonate. Alors que chaque couche individuelle est claire, la combinaison de deux matériaux plie et réfracte la lumière pour créer des effets optiques qui peuvent ressembler à de la couleur. C’est le même phénomène de base qui donne aux ailes de papillon leur éclat.
La préforme est chauffée puis tirée mécaniquement – un peu comme de la tire – dans un fil de fibre très fin. Bien que la méthode de fabrication diffère de la technique d’extrusion utilisée pour fabriquer des fibres synthétiques conventionnelles comme le polyester, elle peut produire les mêmes brins de fibres de plusieurs kilomètres de long. Ces brins peuvent ensuite être traités avec le même équipement déjà utilisé par les fabricants de textiles.
En ajustant le mélange de matériaux et la vitesse à laquelle la préforme est tirée, les chercheurs ont réglé la fibre pour créer les propriétés optiques souhaitées et assurer la recyclabilité. Alors que la fibre photonique est plus chère que les textiles traditionnels, les chercheurs estiment qu’elle n’entraînera qu’une légère augmentation du coût des produits finis.
« Les fibres photoniques ne doivent représenter qu’un petit pourcentage, aussi peu que 1% d’un vêtement fini », a déclaré Iezzi. « Cela pourrait augmenter le coût du produit fini d’environ 25 cents, ce qui est similaire au coût de ces étiquettes d’utilisation et d’entretien que nous connaissons tous. »
Shtein dit qu’en plus de faciliter le recyclage, l’étiquetage photonique pourrait être utilisé pour indiquer aux consommateurs où et comment les produits sont fabriqués, et même pour vérifier l’authenticité des produits de marque. Cela pourrait être un moyen d’ajouter une valeur importante pour les clients.
« Alors que les appareils électroniques comme les téléphones portables deviennent plus sophistiqués, ils pourraient potentiellement avoir la capacité de lire ce type d’étiquetage photonique », a déclaré Shtein. « Je pouvais donc imaginer un avenir où les étiquettes tissées seraient une fonctionnalité utile pour les consommateurs ainsi que pour les recycleurs. »
L’équipe a déposé une demande de protection par brevet et évalue les moyens de procéder à la commercialisation de la technologie.
Source: Université du Michigan
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