Het onderzoeksteam heeft een zelfreinigende coating ontwikkeld die voorkomt dat voedsel-, olie- of vuilvlekken aan het oppervlak van stoffen blijven plakken, waardoor de vlekken gemakkelijk te verwijderen zijn zonder wasmiddel of grote hoeveelheden water. De coating creëert een beschermende ultradunne laag water die de makers ‘moleculair waterpantser’ noemen en zou volgens onderzoekers het water- en elektriciteitsverbruik in de was met meer dan 80% kunnen verminderen.
Kleding wassen is een basisbehoefte van het dagelijks leven, maar heeft een aanzienlijke ecologische voetafdruk omdat het enorme hoeveelheden afvalwater produceert. Eén enkele cyclus in een huishoudelijke wasmachine verbruikt tussen de 40 en 60 liter schoon water, terwijl de wasmiddelen die nodig zijn om vlekken te verwijderen bijdragen aan het vrijkomen van microplastics uit synthetische vezels en chemische resten achterlaten in het afvalwater.
Betere wasmiddelen en efficiëntere wasmachines verkleinen geleidelijk de ecologische voetafdruk, maar aangezien alleen al in China jaarlijks ongeveer 10 miljard liter afvalwater wordt geproduceerd door het wassen van kleding, is er behoefte aan aanvullende oplossingen.
In de nieuwe studie gepubliceerd in het tijdschrift Communications Chemistry benaderden de onderzoekers het probleem vanuit een andere invalshoek, waarbij ze zich concentreerden op het ontwerp van de stoffen zelf. “In plaats van te vertrouwen op wasmiddelen om hardnekkig vuil te verwijderen, passen we het oppervlak van de stof aan, zodat vlekken niet blijven plakken. Zoveel veelvoorkomende vlekken kunnen worden verwijderd met alleen water en een veel kortere spoeltijd,” aldus materiaalwetenschappers Chongling Cheng van de Chinese Zuidoost-universiteit en Dayang Wang van de Chinese Jilin-universiteit, co-auteurs van het onderzoek.
Het onderzoeksteam besproeide stoffen van katoen, zijde en polyester met afwisselende lagen positief en negatief geladen polymeren. De resulterende meerlaagse film vormde een oppervlak dat rijk is aan sulfongroepen – zwavelhoudende chemische verbindingen – die watermoleculen aantrekken en organiseren in een ultradunne laag op het oppervlak van de stof. “We omschrijven deze laag wel eens als een moleculair ‘waterpantser’ dat als barrière fungeert tussen de stof en verontreinigingen. Oliën, voedselvlekken, zweetresten en micro-organismen komen moeilijk in direct en sterk contact met het vezeloppervlak. De vlekken hechten dus niet sterk en kunnen alleen worden verwijderd met een stroom water, zonder wasmiddel.” Dit verschilt van waterdichte materialen waarin water eenvoudigweg stroomt zonder een reinigende werking te hebben.
De onderzoekers toonden de effectiviteit van de nieuwe coating aan door deze te vergelijken met conventioneel wassen met wasmiddel op stoffen die bevlekt waren met ketchup, hete olie en sojasaus. De coating bleek bijzonder effectief bij vettige oppervlaktevlekken, terwijl stoffen in één keer spoelen grondig werden gereinigd, wat de resultaten van wassen met wasmiddel evenaart of zelfs overtreft. Uit analyse van de kleine hoeveelheid effluent van het spoelwater bleek ook dat deze extra laag de uitstoot van microplastics tijdens het wassen drastisch verminderde door eventuele deeltjes in de coating zelf op te vangen.
Over het geheel genomen verbeterde de polymeercoating de ecologische voetafdruk van het wasproces aanzienlijk. Het team berekende dat het water- en elektriciteitsverbruik met meer dan 82% wordt verminderd in vergelijking met een normaal wasprogramma. Economisch gezien zijn vlekbestendige stoffen duurder om te produceren dan conventionele stoffen, maar de onderzoekers merkten op dat de initiële kosten in slechts 15 wasbeurten kunnen worden terugverdiend, afhankelijk van de kosten van wasmiddelen.
Ook draagt de coating bij aan de hygiëne van de kleding. De behandelde stoffen vertoonden antibacteriële en schimmelwerende eigenschappen, waarschijnlijk dankzij het “moleculaire waterpantser”. Het afstotende oppervlak voorkomt dat ziektekiemen, zweet en huidcellen zich aan de stof hechten, waardoor ze gemakkelijk kunnen worden verwijderd door te spoelen. Een snelle inweek elimineert dus geurtjes en voorkomt schimmelgroei die kan optreden tijdens langdurige opslag.
Het overtuigen van consumenten van de effectiviteit van de technologie kan echter een uitdaging zijn. “Veel mensen associëren wasmiddelschuim en -geur met reinheid, hoewel dit niet noodzakelijkerwijs directe indicatoren van hygiëne zijn. Wij zijn daarom van mening dat het vertrouwen van de consument duidelijk bewijs, transparante tests en praktische demonstraties vereist,” zeggen de onderzoekers.
De technologie bevindt zich nog in de experimentele proof-of-concept-fase. Uit voorlopige tests van het team bleek dat de coating veilig is voor de huid en na meer dan 100 wasbeurten effectief blijft. Vanwege de extreem dunne dikte verwachten de onderzoekers niet dat dit de textuur of het ademend vermogen van kleding zal aantasten. De volgende cruciale stap zal echter het testen van de stoffen door consumenten zijn om hun comfort en bruikbaarheid bij dagelijks gebruik te beoordelen. “Commerciële exploitatie vereist ook onafhankelijke veiligheidsbeoordelingen, duurzaamheidsnormen en analyse van de ecologische levenscyclus. De huidige studie bewijst het fundamentele wetenschappelijke principe. De volgende uitdaging is om dit principe om te zetten in een duurzaam, economisch en betrouwbaar product voor dagelijks gebruik,” zeggen de onderzoekers.
