“Códigos de barras” de fibra podem fazer etiquetas de roupas que duram

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Nos Estados Unidos, estima-se que 15 milhões de toneladas de têxteis acabam em aterros ou são queimadas todos os anos. Estes resíduos, que representam 85 por cento dos têxteis produzidos num ano, são um problema ambiental crescente. Em 2022, Massachusetts tornou-se o primeiro estado a promulgar uma lei que proíbe a eliminação de têxteis no lixo, com o objetivo de aumentar as percentagens de reciclagem.

Mas reciclar têxteis nem sempre é fácil. Aqueles que não podem ser revendidos no estado em que se encontram são enviados para instalações para serem classificados por tipo de tecido. A classificação manual exige muito trabalho e é dificultada por etiquetas gastas ou faltantes. Técnicas mais avançadas que analisam a química de um tecido muitas vezes não são precisas o suficiente para identificar materiais em misturas de tecidos, que compõem a maioria das roupas.

Para melhorar esse processo de classificação, uma equipe do Laboratório Lincoln do MIT e da Universidade de Michigan oferece uma nova maneira de rotular tecidos: tecendo neles fibras com refletividade projetada. Esta fibra só reflete sob determinada luz infravermelha. Dependendo dos comprimentos de onda da luz que a fibra reflete quando escaneada, os recicladores saberiam que tipo de tecido a fibra representa. Em essência, a fibra funciona como um código de barras óptico para identificar um produto.

“Ter uma maneira de identificar facilmente os tipos de tecido e classificá-los à medida que passam pode ajudar a aumentar a escala dos processos de reciclagem. Queremos encontrar formas de identificar materiais para outra utilização após o ciclo de vida da peça de vestuário”, afirma Erin Doran, coautora do estudo da equipa, que foi publicado recentemente na Advanced Materials Technologies.

Puxando fios

Doran é especialista têxtil no Defense Fabric Discovery Center (DFDC) do Lincoln Laboratory. Lá, ela trabalha com pesquisadores do Grupo de Materiais Avançados e Microssistemas para criar “tecidos do futuro”, integrando fibras enraizadas em minúsculos componentes eletrônicos e sensores.

Na Universidade de Michigan, Brian Iezzi, principal autor do estudo, estava investigando formas de melhorar a reciclabilidade dos têxteis. Seu trabalho no Shtein Lab da U-Michigan se concentra na aplicação de fotônica a dispositivos baseados em fibra. Um desses dispositivos é chamado de fibra estrutural colorida, um tipo de fibra fotônica desenvolvida pela primeira vez no MIT há mais de 20 anos pela equipe de pesquisa do professor Yoel Fink. É uma área de especialização hoje no DFDC.

“É uma fibra que funciona como um espelho perfeito”, diz o pesquisador do DFDC Bradford Perkins, coautor do estudo. “Ao colocar certos materiais em camadas, você pode projetar este espelho para refletir comprimentos de onda específicos. Nesse caso, você desejaria reflexões em comprimentos de onda que se destacassem das assinaturas ópticas de outros materiais em seu tecido, que tendem a ser escuros porque os materiais de tecido comuns absorvem a radiação infravermelha.”

A fibra começa como um bloco de polímero denominado pré-forma. A equipe construiu cuidadosamente a pré-forma para conter mais de 50 camadas alternadas de acrílico e policarbonato. A pré-forma é então aquecida e puxada como caramelo do topo de uma torre. Cada camada acaba tendo menos de um mícron de espessura e, em combinação, produz uma fibra do mesmo tamanho de um fio convencional em tecido.

Embora cada camada individual seja transparente, o emparelhamento dos dois materiais reflete e absorve a luz para criar um efeito óptico que pode parecer colorido. É o mesmo efeito que dá às asas das borboletas suas cores ricas e brilhantes.

“As asas de borboleta são um exemplo de cor estrutural na natureza”, diz o coautor Tairan Wang, também do Lincoln Laboratory. “Quando você olha para eles bem de perto, eles são na verdade uma bainha de material com padrões nanoestruturados que espalham a luz, semelhante ao que estamos fazendo com as fibras.”

Ao controlar a velocidade com que as fibras são desenhadas, os pesquisadores podem “ajustá-las” para refletir e absorver faixas periódicas específicas de comprimentos de onda – criando um código de barras óptico exclusivo em cada fibra. Este código de barras pode então ser atribuído aos tipos de tecido correspondentes, um simbolizando algodão, por exemplo, e outro poliéster. As fibras seriam tecidas em tecidos quando os tecidos são fabricados, antes de serem utilizadas em uma peça de roupa e eventualmente recicladas.