Solvants alternatifs pour le traitement et le recyclage de fibres textiles mélangées

Alternative solvents for treatment and recycling of mixed textile fibers

• Auteur / Autrice : Guillaume Simon
• Direction : Margarida Costa Gomes, Agílio Pádua
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 11/01/2023
• Etablissement(s) : Lyon, École normale supérieure
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale de Chimie (Lyon ; 2004-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de chimie. Lyon (2003-….)
• Jury : Président / Présidente : Jannick Duchet-Rumeau
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Margarida Costa Gomes, Agílio Pádua, Jannick Duchet-Rumeau, Michael Hummel, Eric Leroy, Karine de Oliveira Vigier
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Michael Hummel, Eric Leroy

Mots clés

Mots clés contrôlés

Fibres textiles

Thermodynamique

Liquides ioniques

Mots clés libres

Liquides ioniques

Thermodynamique

Recyclage circulaire

Séparation

Ionic Liquids

Thermodynamics

Close-loop recycling

Separation

Résumé

L’industrie textile est l’une des plus polluantes. Elle génère d’importants volumes de déchets, dont 75% sont enfouis ou incinérés. Les procédés de recyclage textiles actuels sont limités par la présence d’une variété de fibres et d’additifs. Le recyclage circulaire pour la production de vêtements ou pour des applications de qualité similaire représente seulement 1% du total des fibres produites. Ce projet vise à décrire les interactions entre les composants des déchets textiles et des solvants alternatifs en utilisant des descripteurs thermodynamiques spécifiques à chaque élément. Ces descripteurs vont contribuer au développement de procédés doux et sélectifs et à l’évolution du recyclage circulaire, en choisissant des solvants appropriés pour traiter à la fois fibres textiles et additifs. Les liquides ioniques (LIs) sont une classe de composés non volatiles capable de dissoudre un grand nombre de substances. Les combinaisons de cations et d’anions permettent de concevoir une multitude de solvants ioniques spécifiques avec des propriétés versatiles, et donc ils sont des candidats intéressants comme solvants pour le recyclage textile. Des familles de liquides ioniques capables de séparer fibres et additifs textiles, des colorants et composés fluorés, ont été identifiées par des méthodes computationnelles et expérimentales. Une preuve de concept a montré la validité de notre approche pour la séparation de ces éléments. Ce manuscrit décrit la relation entre l’industrie textile et les problématiques du recyclage et contribue à progresser dans ce domaine, d’un point de vue fondamental jusqu’à un procédé appliqué. Ce procédé sera optimisé pour un potentiel futur industriel.

Textile industry is one of the most pollutant. It generates large volumes of waste, 75% of which are burnt or land-filled. The current textile recycling processes are limited by the presence of a variety of fibers and additives. Close-loop recycling for the production of clothing or applications with a similar value, represents only 1% of the total produced fibers. This project aims to describe the interactions between the components of textile waste and alternative solvents using thermodynamic descriptors specific to each element. These descriptors will contribute to the development of mild and selective processes and to the evolution of close-loop recycling by choosing appropriate solvents to treat both the additives and the textile fibers. Ionic liquids (ILs) are a class of non-volatile compounds capable of dissolving a large number of substances. The combinations of cations and anions allow the design of a multitude of specific ionic solvents with tunable properties and thus they are interesting candidates as solvents for textile recycling. Families of ionic liquids able to separate fibers and textile additives, namely dyes and fluorochemicals, were identified using computational and experimental methods. A proof of concept showed the validity of our approach for the separation of these elements. The present manuscript describes the relation between textile industry and recycling concerns and contributes to the progress in this field, from a fundamental point of view to an applied process. This process will be optimized for a potential industrial future.