Co jsou syntetické textilie a jaká je čeká budoucnost?
[Délka čtení: 15 min]
Syntetické materiály existují od poloviny dvacátého století a za posledních několik desetiletí se staly nejpoužívanějšími vlákny. Polyester, akryl, nylon, elastan a další dominují textilnímu průmyslu a pravděpodobně tomu tak bude i nadále. Popularita aktivního životního stylu, a s tím spojeného ležérního oblečení, jako jsou legíny, sportovní trika, či plavky rok co rok stoupá. Mohou být textilie ze syntetických vláken udržitelné? Jaké jsou dopady syntetických vláken na životní prostředí? A jakou budoucnost lze u syntetických textilií očekávat?
Co se v článku dozvíte?:
-
Jak se vyrábí syntetické tkaniny
-
Typy syntetických tkanin
-
Dopady syntetických vláken na životní prostředí
-
Syntetické tkaniny vs. bavlna
-
Budoucnost syntetických tkanin
Jak se vyrábí syntetické tkaniny
Existuje mnoho typů syntetických tkanin a všechny začínají stejně, jako polymerní roztok na bázi fosilních paliv (ropy). Polymery jsou dlouhé řetězce menších molekul (monomerů). Při vytváření syntetických vláken se roztok polymeru roztaví v chemické lázni a poté se pošle skrz zařízení s otvory nazývanými zvlákňovací tryska. Tento proces produkuje dlouhé vlákna, která se poté dále upravují různými (organickými) chemikáliemi, které definují výsledný druh textilního vlákna. Nit z umělých vláken je pak použita pro výrobu tkanin nebo pletenin.
Typy syntetických tkanin
Ačkoli jsou všechna syntetická vlákna vyráběna podobným způsobem, existují mezi nimi mírné odchylky ve vlastnostech, díky volbě různých chemických přísad, metod spřádání a finálních úprav vláken.
Polyester
Dle globální neziskové organizace Textile Exchange je polyester (PET/PES) nejrozšířenějším vláknem v oděvním průmyslu a představuje přibližně 52 % z celkového objemu celosvětově vyráběných vláken. Oděvní výrobky představují přibližně 32 milionů tun z 57 milionů tun PES použitého každý rok. Podle zprávy Textile Exchange „Preferred Fiber & Materials Market Report 2020“ (v překladu „Zpráva o vláknech a materiálech preferovaných v roce 2020“) v současnosti pochází pouze asi 14 % PES z recyklovaných vstupů – převážně z PET lahví.
Polyesterové vlákno bylo původně vyvinuto pro hromadnou spotřebu společností DuPont Corporation (1926), která také vyvinula další populární syntetická vlákna, jako je nylon. Tkanina, kterou nyní známe jako polyester byla poprvé patentovaná ve Velké Británii v roce 1928. Během 2. světové války se spojenecké mocnosti ocitly ve zvýšené potřebě PES vláken pro padáky a další válečný materiál, které by nahradili přírodní materiály (hedvábí). Po válce DuPont a další americké korporace našly nový spotřebitelský trh pro své syntetické materiály v souvislosti s poválečným ekonomickým boomem.
Počátečné nadšení spotřebitelů ze zlepšených vlastností PES ve srovnání s přírodními vlákny, které jsou platné dodnes (např. zlepšuje srážlivost a odolnost bavlny), v posledních desetiletích ale postupně upadá. Ukazuje se totiž škodlivý dopad PES a dalších "umělých" materiálů na životní prostředí. Nicméně, PES je díky nízkým výrobním nákladům a širokým možnostem využití nejoblíbenější syntetické vlákno vyráběné po celém světě. Chemicky je PES polymer složený z monomerů polyetylentereftalátu, které vznikají z etylenglykolu a dimetyltereftalátu, získávané z ropy. PES vlákno se snadno chemicky modifikuje a zušlechťuje.
Dalším faktorem, který přispívá k popularitě PES je také to, že je jedním z nejlevnějších textilních vláken na světě (cca 1 dolar za libru). Největším výrobcem PES je Čína, dále také Tchaj-wan, Korea, Indie, Japonsko a Indonésie a částečně také Spojené státy. Výhodou je, že převážná část PES vláken se dále zpracovává také v Číně a dalších asijských zemích, čímž ještě více klesají náklady na výrobu textilních výrobků z PES. Odtud jsou tyto hotové kusy oblečení vyváženy do různých zemí západního světa i mimo něj.
Zatímco některé formy polyesteru jsou biologicky rozložitelné, většina z nich není a výroba a používání PES přispívá ke znečištění po celém světě. Ke znečišťování okolního prostředí dochází v každé fázi cyklu zpracování PES (výroba, použití, likvidace). Kromě toho s výrobou PES souvisí negativní sociální a kulturní dopady, např. levná pracovní síla, či práce v znečištěném prostředí.
Na rozdíl od přírodních vláken, jako je vlna či bavlna, polyester není biologicky odbouratelný a je náchylný k uvolňování mikroplastů do vody a půdy. I když je nemožné přesně vědět, jak dlouho PES zůstane v ekosystémech Země, než dojde k jeho přirozené degradaci, všichni vědci zabývající se životním prostředím souhlasí s tím, že syntetickým tkaninám, jako je PES, může trvat celá staletí, než se úplně rozloží. Doposud neexistují spolehlivé, široce použitelné metody jak vyčistit vodu a půdu od syntetických mikroplastů. Nástup rozložitelných PES vláken na rostlinné bázi, např. na bázi etylenu z cukrové třtiny, by se zdál být krokem ke zvrácení tohoto neblahého stavu věcí, ale není jasné, zda tato alternativa k PET získá na trhu s textiliemi dostatečně významný dopad na to, aby dostatečně snížila negativní dopad syntetických plastů na prostředí.
Akryl
Akrylová vlákna jsou syntetická vlákna vyrobená z polymeru polyakrylonitrilu, vyráběného polymerizací akrylonitrilu, obvykle ve spojení s jinými monomery. Poprvé byl vyvinut v polovině 40. let, ale ve velkých množstvích se nevyráběl až do 50. let. Výroba akrylových vláken je soustředěna na Dálném východě, v Turecku, Indii, Mexiku a Jižní Americe, ale vyrábí je i řada evropských výrobců.
Akrylová vlákna jsou známá tím, že jsou lehká a měkká, a zpracovávají se tak, že ve finále strukturou připomínají vlnu. Často se proto používají pro levné pletené předměty pro chladnější počasí, jako jsou šály, svetry, čepice, či ponožky. Akryl lze smíchat s přírodním vláknem pro vytvoření větší stability a flexibility produktu. Nižší obsah akrylonitrilu (50-85 %), než klasický akryl (85 % a více), má modakryl.
Podobně jako je tomu u polyesteru, osud akrylových textilních vláken závisí na jeho chemické struktuře a na dostupnosti služeb pro jeho recyklaci, přičemž většina vyhozených akrylových výrobků skončí na skládkách. Vzhledem k tomu, že akrylové polymery nebyly považovány za škodlivé pro životní prostředí a lidské zdraví, nebyly v mnoha zemích zavedeny žádné předpisy pro jejich použití a likvidaci odpadu. O perzistenci a akumulaci akrylu v prostředí je známo jen málo informací a dopad akrylových polymerů na ekosystémy je téměř neprozkoumaný. Přestože recyklace je nejlepší alternativou, jak se vyhnout hromadění odpadu akylu, většina metod recyklace této skupiny polymerů je stále experimentální, např. biodegradace akrylových polymerů pomocí mikrobiálních enzymů; avšak i ta může být prováděna jen na některých typech polymerů a do určité míry.
Elastan
Elastan, neboli polymer polyuretan (známý též jako kopolymer polyetheru-polymočoviny) byl vynalezen v roce 1958 v DuPont's Benger Laboratory ve Waynesboro, Virginia, USA. Příběh tohoto materiálu ale ve skutečnosti začíná v roce 1937 v nacistickém Německu. Polyuretan byl původně vynalezen v závodě IG Farben v Leverkusenu, a tato látka byla téměř okamžitě využita v různých plastech. Primárním účelem polyuretanu bylo nahradit kaučuk. Tený byl dostupný pouze z určitých druhů stromů, a proto podléhal neočekávaným cenovým výkyvům, a bylo někdy obtížné ho získat. Původně společnost IG Farben nezamýšlela využít polyuretan v oděvnictví. S tím přišla až společnost DuPont, která vyvinula svůj elastan pod značkou „Lycra“ a okamžitě ho začala používat v oděvních a průmyslových aplikacích.
Od té doby se použití elastanu značně zvýšilo a dnes je to jedno z nevíce rozšířených vláken v textilním průmyslu. Největší výhodou elastanu je jeho schopnost roztahování až na nejméně trojnásobnou délku a jeho opětovné rychlé zotavení do původní délky. Často se elastan mísí s jinými vlákny. Obsahují ho oděvy jako spodní prádlo nebo ponožky. Dokonce i ponožky, které jsou vyrobeny téměř výhradně z vlny, obsahují alespoň nějaké množství elastanu, který jim pomáhá udržet se na nohou nositele. „Elastan(y)“ je obecné označení pro kopolymery polyetheru-polymočoviny. K nejznámějším obchodním značkám patří Lycra, Dorlastan, či Spandex (známější spíše v USA), což je anagram pro „expands“ - v překladu „roztahuje se/expanduje“; je to ve skutečnosti pracovní název, který společnost DuPont dala svému produktu z elastanu během jeho vývojové fáze.
Elastan se obecně nepovažuje za syntetické vlákno, které výrazně poškozuje životní prostředí, protože vstupní složky této tkaniny jsou formulovány v laboratorním prostředí. Proces výroby této tkaniny je však energeticky náročný a zahrnuje použití různých toxických chemikálií. Pokud tyto chemikálie nejsou správně zlikvidovány, mohou poškodit životní prostředí. Hlavním problémem elastanových tkanin z hlediska životního prostředí je její biologická neodbouratelnost; tkaniny vyrobené z elastanu se v přírodě časem nerozkládají a postupně se hromadí v prostředí. Protože se elastan obecně mísí s jinými vlákny, jeho použití v látkách také ztěžuje jejich recyklaci. Elastan se do vody dostává také během praní oděvu v pračce.
Největším exportérem elastanu je Čína, dále Indie, Pakistán, Brazílie a USA. Hodnota elastanu je díky jeho vlastnostem (elasticitě) mnohem vyšší, než je cena podobných syntetických tkanin, jako je polyester, či umělé hedvábí. Oděvy vyrobené primárně z této látky jsou výrazně dražší než oděvy vyrobené například z polyesteru. Vyhnout se elastanu je možné díky konstrukci tkaniny, která poskytuje pružnost, aniž by bylo potřeba přidání elastických vláken. Na trhu jsou také inovativní, udržitelnější alternativy elastanu.
Polyamid
Polyamidová tkanina je obecný termín, který se používá k označení řady různých tkanin, které jsou vyrobeny z polyamidových monomerů. Nejznámější formou polyamidové tkaniny je nylon, ale existuje několik různých druhů této textilie. V jazyce chemie tento termín jednoduše označuje molekulu, která má opakující se amidové vazby. Proto může termín „polyamid“ také označovat různé organické tkaniny, jako je vlna a hedvábí. Takto je ale označují pouze chemici a zbytek světa považuje tento termín za synonymum nylonu.
Tato látka je obzvláště oblíbená ve spodním prádle a samozřejmě se stále používá k výrobě dámských punčoch, i když tyto doplňky nejsou zdaleka tak populární jako kdysi. Je důležité poznamenat, že polyamidové materiály jsou v současné době mnohem běžnější v netextilních výrobcích. Již na počátku výroby nylonu bylo zjištěno, že tento typ polyamidu tvoří vynikající typ pružného plastu, když je vyroben určitým způsobem, a tato látka se dnes nachází v tisících druhů spotřebního zboží.
Polyamidové tkaniny dnes představují asi 12 procent celosvětové produkce syntetických vláken a odhaduje se, že tento podíl na trhu bude v průběhu času nadále klesat. Jedinečné výhody tohoto typu tkaniny mu však nadále přiznávají nedílné místo v mnoha typech textilií a je prakticky zaručeno, že výroba nylonových a jiných polyamidových tkanin bude pokračovat v nezmenšené míře po celé 21. století.
Nylon
Nylon je polymer, složený z polyamidových monomerů (přesněji 1,6-diaminohexan), které se extrahují ze surové ropy. Diaminohexan reaguje s kyselinou adipovou za vzniku molekuly polyamidu a vody. Nylon byl vůbec prvním umělým vláknem, které bylo vyrobeno. Tato látka byla původně vyvinuta společností DuPont Corporation na počátku 20. let 20. století a její vytvoření bylo oficiálně odprezentováno na světové výstavě v roce 1939. V té době společnost DuPont neměla v úmyslu používat nylon pro vědecké a průmyslové aplikace, a hlavní účel tohoto nového polymeru bylo vlákno pro textilní průmysl.
Použití tohoto typu syntetického polymeru v oděvech začalo s touhou najít alternativu k hedvábí a konopí pro padáky během druhé světové války. V době, kdy válka začala, se ve Spojených státech používala bavlna pro více než 80 % textilních aplikací a téměř všechny ostatní textilie byly vyrobeny z vlny. Do roku 1945 však syntetická vlákna jako nylon už tvořila asi 25 % podílu na textilním trhu, a jakmile válka skončila, výrobci hledali nové způsoby, jak tuto novou třídu syntetických tkanin uvést na trh.
Bezprostředně po válce byl nedostatek tradičních oděvních materiálů, takže někteří jedinci vyráběli šaty z recyklovaných nylonových padáků. Nápad použít nylon v dámských oděvech tak získal popularitu a výroba nylonových punčoch (jako náhrada za méně odolné a drahé hedvábí) a spodního prádla rychle nabrala páru. Bylo zjištěno, že když byla nylonová tkanina smíchána s polyesterem, elastanem nebo bavlnou, požadované vlastnosti této tkaniny byly zachovány, ale mnoho nežádoucích aspektů nylonu (např. náchylnost k protržení) bylo eliminováno. Dodnes zůstávají dámské punčochy jednou z hlavních aplikací tohoto typu látky a používají se také v punčochových kalhotách, kalhotách na jógu a dalších typech dámských spodních dílů.
Tato látka zůstala populární během 40. a 50. let 20. století, ale nylon a další syntetické textilie zaznamenaly od 70. let trvalý pokles popularity. Postupem času se spotřebitelé také začali obávat dopadu této látky na životní prostředí. Od roku 2008 však asi 12 procent světové produkce syntetických vláken tvoří nylonová tkanina. Přestože nylonová tkanina pro spotřební oděvy klesá na popularitě, tato rodina polymerů se stává stále populárnější pro průmyslové a vědecké účely. Například z nylonu lze vyrobit plast, který je vysoce odolný a všestranný, a nylonové pryskyřice se běžně používají ve vlasových hřebenech, strojních šroubech, součástech pistolí, balení potravin, zubních kartáčcích a stovkách dalších aplikací.
Do určité míry se nylonová tkanina stále vyrábí ve Spojených státech, ale většina produkce této tkaniny se vyskytuje v zámoří – Čína, Indie, Pákinstán, Indonézie, Brazílie.
Obecně se má za to, že výroba nylonové tkaniny má negativní dopad na životní prostředí. Jednou z hlavních příčin škodlivých vlivů výroby této tkaniny na životní prostředí je výchozí zdroj hexamethylendiaminu - ropa. K výrobě nylonové tkaniny je také zapotřebí velké množství energie a vzniká také řada odpadních materiálů. Protože nylonová tkanina je zcela syntetická, tato látka není biologicky odbouratelná. Zatímco jiné polyamidové tkaniny jako Nomex a Kevlar jsou považovány z hlediska použití za nezbytné, status nylonu, vnímaného spíše jako doplňkový materiálu, způsobil, že neustále ztrácí na popularitě. V současné době je nylon oblíbeným textilním materiálem k recyklaci, ale recykluje se jen malá část této látky. Recyklovaný materiál se používá k výrobě plavek a sportovního příslušenství.
Dopady syntetických vláken na životní prostředí
Vliv syntetických vláken je dalekosáhlý a má mnoho podob. Výroba syntetických tkanin je ekologicky problematická téměř v každé části výrobního cyklu.
Ropné rafinérie znečišťují podzemní vody, ovzduší a půdu, a způsobují vážné nemoci lidem žijícím v okolí závodů. Syntetická vlákna se mohou obtížně barvit, proto výrobci používají syntetická barviva, která vlákny dobře prostupují. Dobrá věc na syntetických barvivech je, že jsou velmi stabilní na světle a při vysokých teplotách, a také dokážou odolat i degradaci v prostředí. To je však také to, co je zároveň činí špatnými pro životní prostředí, ve kterém se tyto barviva hromadí jako toxiny a ovlivňují vodní a půdní ekosytémy, a následně i lidské zdraví.
Velkým problémem levného oblečení je jeho hromadění na skládkách v podobě odpadu. V roce 2018 vzniklo odhadem 17 milionů tun odpadu, z toho se 11 milionů dostalo na skládku. Mnohé studie nadále prokazují na nebezpečné účinky degradace plastů a syntetických textilií na skládkách. Kontaminace podzemních vod ze starých skládek po celém světě je bohužel velmi častá.
Mikroplasty (nanoplasty, nanočástice) jsou téma, které se v poslední době dostává hodně do tisku kvůli jejich dopadu na životní prostředí a lidské zdraví. Tyto plastové částice jsou tak malé, že můžou pronikat do lidských buněk a poškozovat zdraví. K jejich rozšíření do vody a půdy přispívá především oblečení nebo pneumatiky. Ve skutečnosti syntetické oblečení tvoří téměř 35 % všech mikroplastů, které končí v oceánu. To je způsobeno především uvolňováním textilních mikrovláken při praní. Vláknina jsou často omylem pohlcena mořským životem a razí si cestu vzhůru potravním řetězcem. Tyto vlákna se uvolňují nejčastěji ze tří z nejoblíbenějších syntetických tkanin polyester, polyamid a acetát (který je ve skutečnosti považován za polosyntetické vlákno). Odhaduje se, že během průměrného praní se uvolní přes 700 000 textilních vláken.
Syntetické tkaniny vs. bavlna
Hledejte na Googlu a najdete článek za článkem, proč jsou syntetické materiály lepší než bavlna. Většina z nich propaguje výhody syntetických tkanin, jako odolnost, barevná stálost, a odvádění vlhkosti od pokožky, což vám umožní zůstat při cvičení v suchu a pohodě. Tyto články však nehovoří o, již zmíněných, negativních vlivech na životní prostředí.
Bavlna je rostlinným obnovitelným zdrojem, který je také biologicky rozložitelný. Dobře absorbuje vodu, a v ní rozpustné barviva (snadněji než umělá vlákna). Také se předpokládá, že je pohodlnější na nošení. Nevýhodou je, že bavlněná vlákna nejsou tak konzistentní jako ta umělá, jelikož jejich kvalita závisí na odrůdě rostliny bavlníku, počasí a vegetačním období. Zatímco konvenční bavlna má své vlastní problémy (pesticidy, spotřeba vody), organická bavlna se ukázala být mnohem udržitelnější alternativou.
Budoucnost syntetických tkanin
Poptávka po syntetických vláknech neustále roste. Je to hlavně kvůli fyzikálním vlastnostem, které přírodním vláknům chybí, jako je odolnost vůči skvrnám a elasticita. Převážná většina je na bázi fosilních paliv, ale inovativní textilie se vyrábí také z biologických materiálů. Biopolymery jsou rostoucí oblastí studia a ukazují se slibné jako udržitelné alternativy pro syntetické textilie pocházející z ropy. Biopolymerová vlákna mohou být přírodní, regenerovaná nebo syntetická. Tato nová textilní vlákna regenerovaná např. ze škrobu, z pavoučího hedvábí, mořských řas (např. SeaCell) a dokonce i mléka, jsou považována za řešení rostoucích ekologických problémů módního průmyslu. Nevýhodou je, že produkce těchto inovativních textilií je celosvětově velmi minimální a výrobci si za surový materiál, či výrobky z něho nechají dobře zaplatit.
Vzhledem k tomu, že barvení syntetických textilií má své vlastní environmentální problémy, vědci hledají způsoby, jak snížit jejich dopad. Hledají se udržitelnější způsoby barvení látek z umělých vláken, např. použití ozónu, mořidel, plazmy, či ultrazvukových barvicích lázní, aby se snížila spotřeba (a vůbec potřeba) syntetických barviv a snížil by se negativní dopad na životní prostředí.
V době, kdy lidé polemizují o tom, jak "udržitelnost" vlastně definovat, se úplné odstranění syntetických vláken nezdá jako uchopitelné řešení.
Existují však i další způsoby, jak může každý z nás s negativními dopady syntetického oblečení bojovat. Kupujte látky a oblečení z přírodních nebo polosyntetických materiálů (vyrobených z přirozeně se vyskytujících polymerů, ne z ropy), noste oblečení co nejdéle, kupujte látky a oblečení z druhé ruky (a eliminuje tak produkci nových vláken), nepodléhejte trendům rychlé módy a kupujte kvalitní oblečení, nebo si šijte kvalitní oblečení doma.
Reference:
Gaytán I, Burelo M, Loza-Tavera H. Current status on the biodegradability of acrylic polymers: microorganisms, enzymes and metabolic pathways involved. Appl Microbiol Biotechnol. 2021 Feb;105(3):991-1006. doi: 10.1007/s00253-020-11073-1. Epub 2021 Jan 11. PMID: 33427930; PMCID: PMC7798386.
(2017) Classification, characterization, and the production processes of biopolymers used in the textiles industry, The Journal of The Textile Institute, 108:5, 674-682, DOI: 10.1080/00405000.2016.1180731
Are Synthetic Fabrics Sustainable? Overview and Environmental Impact (treehugger.com)
Obrázky:
Unsplash; Pexels; Pixabay