Los “códigos de barras” de fibra pueden hacer etiquetas de ropa duraderas

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En Estados Unidos, se estima que cada año 15 millones de toneladas de textiles terminan en vertederos o se queman. 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 tirar textiles a la basura, con el objetivo de aumentar los porcentajes de reciclaje.

Pero reciclar textiles no siempre es fácil. Aquellos que no se pueden revender tal como están se envían a instalaciones para clasificarlos por tipo de tela. La clasificación manual requiere mucha mano de obra y se vuelve más difícil debido a etiquetas desgastadas 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 Laboratorio Lincoln del MIT y la Universidad de Michigan ofrece una nueva forma de etiquetar telas: tejiendo fibras con reflectividad diseñada en ellas. Esta fibra sólo es reflectante bajo cierta luz infrarroja. Dependiendo de las longitudes de onda de la luz que refleja la fibra cuando se escanea, los recicladores sabrían 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 telas y clasificarlas a medida que llegan podría ayudar a ampliar los procesos de reciclaje. Queremos encontrar formas de identificar materiales para otro uso después del ciclo de vida de la prenda”, dice Erin Doran, coautora 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) del Laboratorio Lincoln. Allí, trabaja con investigadores del Grupo de Microsistemas y Materiales Avanzados para crear “tejidos del futuro” integrando fibras arraigadas con pequeños 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 Laboratorio Shtein de la Universidad de Michigan se centra en la aplicación de la 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 del DFDC Bradford Perkins, coautor del estudio. “Al superponer ciertos materiales, se puede diseñar este espejo para que refleje longitudes de onda específicas. En este caso, querrás reflejos en longitudes de onda que se destaquen de las firmas ópticas de los otros materiales de tu tejido, que tienden a ser oscuros porque los materiales de tejido comunes absorben la radiación infrarroja".

La fibra comienza como un bloque de polímero llamado preforma. El equipo construyó cuidadosamente la preforma para que contuviera más de 50 capas alternas de acrílico y policarbonato. Luego, la preforma se calienta y se saca como si fuera un caramelo desde lo alto de una torre. Cada capa termina teniendo menos de una micra de espesor y, en combinación, producen una fibra del mismo tamaño que un hilo convencional en una 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 parecer color. Es el mismo efecto que da a las alas de las mariposas sus colores ricos y brillantes.

"Las alas de las mariposas 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 funda 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 "sintonizarlas" para reflejar y absorber rangos periódicos 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, por ejemplo, el algodón y otro, el poliéster. Las fibras se tejen en telas cuando se fabrican, antes de usarse en una prenda y, finalmente, reciclarse.

A diferencia de los llamativos diseños de las alas de las mariposas, las fibras no pretenden ser llamativas. “Constituirían menos de un pequeño porcentaje de la tela. Nadie podría saber que están allí hasta que tuvieran un detector de infrarrojos”, dice Perkins.

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

Probándolo en el futuro

Hoy, el equipo ha solicitado la protección de una patente para su tecnología e Iezzi está evaluando formas de avanzar hacia la comercialización. Las fibras producidas en este estudio todavía son ligeramente gruesas en comparación con las fibras de la ropa, por lo que adelgazarlas más manteniendo 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 pueda afectar su apariencia o tacto.

Los investigadores también están pensando en cómo las fibras de color estructural podrían ayudar a abordar otros problemas medioambientales en la industria textil, como los residuos tóxicos de los tintes. Uno podría imaginarse el uso de dichas fibras para fabricar telas que estén inherentemente imbuidas de un color que nunca se desvanece.

“Es importante para nosotros considerar la reciclabilidad a medida que el mercado textil electrónico también se expande. Esta idea puede abrir vías para recuperar virutas y metales durante el proceso de reciclaje textil”. dice Doran. "La sostenibilidad es una gran parte del futuro y ha sido emocionante colaborar en esta visión".

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