Los "códigos de barras" de fibra pueden hacer que las etiquetas de la ropa duren

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En los Estados Unidos, se estima que 15 millones de toneladas de textiles terminan en vertederos o se queman cada año. Este desperdicio, que representa el 85 por ciento de los textiles producidos en un año, es un problema ambiental creciente. En 2022, Massachusetts se convirtió en el primer estado en promulgar una ley que prohíbe desechar textiles en la basura, con el objetivo de aumentar los porcentajes de reciclaje.

Pero reciclar textiles no siempre es fácil. Los que no se pueden revender tal como están se envían a las instalaciones para clasificarlos por tipo de tejido. La clasificación manual requiere mucha mano de obra, y es más difícil debido a las etiquetas gastadas o faltantes. Las técnicas más avanzadas que analizan la química de una tela a menudo no son lo suficientemente precisas para identificar los materiales en las mezclas de telas, que componen la mayoría de las prendas.

Para mejorar este proceso de clasificación, un equipo del MIT Lincoln Laboratory y la Universidad de Michigan ofrecen una nueva forma de etiquetar telas: tejiendo fibras con reflectividad diseñada en ellas. Esta fibra solo es reflectante bajo cierta luz infrarroja. Según las longitudes de onda de la luz que refleja la fibra cuando se escanea, los recicladores sabrán qué tipo de tejido representa la fibra. En esencia, la fibra funciona como un código de barras óptico para identificar un producto.

"Tener una manera de identificar fácilmente los tipos de tela y clasificarlos a medida que llegan podría ayudar a que los procesos de reciclaje se amplíen. Queremos encontrar formas de identificar materiales para otro uso después del ciclo de vida de la prenda", dice Erin Doran, coautor del estudio del equipo, que se publicó recientemente en Advanced Materials Technologies.

Tirando de hilos

Doran es especialista en textiles en el Defense Fabric Discovery Center (DFDC) en el Laboratorio Lincoln. Allí, trabaja con investigadores del Grupo de Microsistemas y Materiales Avanzados para fabricar "tejidos del futuro" mediante la integración de fibras arraigadas con diminutos sensores y componentes electrónicos.

En la Universidad de Michigan, Brian Iezzi, autor principal del estudio, estaba investigando formas de mejorar la reciclabilidad de los textiles. Su trabajo en el Shtein Lab de U-Michigan se centra en la aplicación de fotónica a dispositivos basados ​​en fibra. Uno de esos dispositivos se llama fibra de color estructural, un tipo de fibra fotónica desarrollada por primera vez en el MIT hace más de 20 años por el equipo de investigación del profesor Yoel Fink. Es un área de especialización hoy en día en el DFDC.

"Es una fibra que actúa como un espejo perfecto", dice el investigador de DFDC Bradford Perkins, coautor del estudio. "Al superponer ciertos materiales, puede diseñar este espejo para que refleje longitudes de onda específicas. En este caso, querrá reflejos en longitudes de onda que se destaquen de las firmas ópticas de los otros materiales en su tejido, que tienden a ser oscuros porque el tejido común los materiales absorben la radiación infrarroja".

La fibra comienza como un bloque de polímero llamado preforma. El equipo construyó cuidadosamente la preforma para contener más de 50 capas alternas de acrílico y policarbonato. Luego, la preforma se calienta y se extrae como un caramelo desde la parte superior de una torre. Cada capa termina teniendo menos de una micra de espesor y, en combinación, produce una fibra que tiene el mismo tamaño que un hilo convencional en la tela.

Si bien cada capa individual es transparente, la combinación de los dos materiales refleja y absorbe la luz para crear un efecto óptico que puede parecerse al color. Es el mismo efecto que le da a las alas de las mariposas sus colores intensos y brillantes.

"Las alas de mariposa son un ejemplo de color estructural en la naturaleza", dice el coautor Tairan Wang, también del Laboratorio Lincoln. "Cuando los miras muy de cerca, en realidad son una cubierta de material con patrones nanoestructurados que dispersan la luz, similar a lo que estamos haciendo con las fibras".

Al controlar la velocidad a la que se dibujan las fibras, los investigadores pueden "afinarlas" para que reflejen y absorban rangos periódicos y específicos de longitudes de onda, creando un código de barras óptico único en cada fibra. Este código de barras se puede asignar a los tipos de tejido correspondientes, uno que simboliza el algodón, por ejemplo, y otro poliéster. Las fibras se tejerían en telas cuando se fabrican las telas, antes de usarse en una prenda y eventualmente reciclarse.

A diferencia de los diseños llamativos de las alas de mariposa, las fibras no pretenden ser vistosas. "Constituirían menos de un pequeño porcentaje de la tela. Nadie sería capaz de decir que están allí hasta que tuvieran un detector de infrarrojos", dice Perkins.

Se podría adaptar un detector del tipo que se usa para clasificar plásticos en la industria del reciclaje, dicen los investigadores. Esos detectores utilizan de manera similar la detección de infrarrojos para identificar las firmas ópticas únicas de diferentes polímeros.

Probarlo en el futuro

Hoy, el equipo ha solicitado la protección de patentes de su tecnología e Iezzi está evaluando formas de avanzar hacia la comercialización. Las fibras producidas en este estudio todavía son ligeramente gruesas en relación con las fibras de la ropa, por lo que adelgazarlas más mientras se mantiene su reflectividad en las longitudes de onda deseadas es un área de investigación continua.

Otra vía a explorar es hacer que las fibras se parezcan más al hilo de coser. De esta manera, podrían coserse en una prenda en los casos en que tejerlos en un determinado tipo de tela podría afectar su apariencia o tacto.

Los investigadores también están pensando en cómo las fibras de color estructural podrían ayudar a abordar otros problemas ambientales en la industria textil, como los desechos tóxicos de los tintes. Uno podría imaginar el uso de tales fibras para hacer telas que están inherentemente imbuidas de un color que nunca se desvanece.

"Es importante para nosotros considerar la reciclabilidad a medida que se expande el mercado de textiles electrónicos. Esta idea puede abrir caminos para recuperar chips y metales durante el proceso de reciclaje de textiles". dice Dorán. "La sustentabilidad es una gran parte del futuro, y ha sido emocionante colaborar en esta visión".

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