Un nuevo concepto para la producción sostenible de denim

El agotamiento de los recursos naturales para garantizar un nivel de vida adecuado para la creciente población del planeta se ha convertido en un problema apremiante. Miguel Sánchez informa

En el mundo altamente conectado de hoy, el efecto de la falta de alimentos y agua básicos en las regiones empobrecidas es evidente para todos, y la correspondiente necesidad de reducir el impacto de la infraestructura actual de fabricación, distribución y consumo se ha hecho evidente.

Sin embargo, una mayor demanda de bienes y servicios solo puede satisfacerse aumentando la producción, lo que a su vez requiere nuevas infraestructuras, sistemas de transporte y terrenos para crecer. Esto, a su vez, sugiere mayores insumos de todas las materias primas, incluidos minerales, combustibles, madera, fibras, alimentos y agua.

A pesar de vivir en el 'planeta azul', el agua, como elemento básico de la vida, es básicamente un recurso no renovable y su disponibilidad ya es escasa en algunas regiones del mundo, como se desprende de los conocidos datos a continuación. (Figura 1).

Todas nuestras actividades, incluida la producción, dependen en gran medida de esta cantidad relativamente pequeña de agua disponible.

Industria textil del agua

La industria textil actual requiere grandes cantidades de agua: en algunos pasos del proceso de conversión de una fibra en un artículo final, el agua se requiere para disolver y aplicar productos químicos y, finalmente, para eliminar los que no están fijados o no son necesarios para los tratamientos posteriores. En este sentido, las operaciones de pretratamiento, tintura y acabado de las fibras y tejidos son críticas. El Banco Mundial1 estima que el 20 por ciento de la contaminación industrial proviene específicamente de estos tres procesos.

El agua requerida para cada tipo de artículo depende en gran medida del número de pasos requeridos en su producción. National Geographic2 hizo una estimación de los litros necesarios para todo el procesamiento de artículos comunes que se usan todos los días, incluidos algunos textiles básicos, desde la obtención de la fibra hasta el punto en que el artículo está listo para su uso final y presentó sus conclusiones de una manera muy gráfica ( Figura 2).

El denim se encuentra en la cima de la pirámide de los textiles que consumen agua, con un volumen total de 2.900 galones (aprox. 11.000 litros) por par de jeans requeridos.

La industria de la mezclilla

El algodón es la fibra más básica para la producción de mezclilla, incluso si se pueden usar otras fibras artificiales junto con él para lograr ciertos looks y efectos. Del volumen mencionado anteriormente de 11.000 litros necesarios para la producción de un par de jeans, se estima que se necesita un 40-50 por ciento para el crecimiento de la planta. Esto deja más de 5.000 litros de agua utilizados para los pasos de fabricación, desde el hilado de la fibra hasta los tratamientos y acabados finales de la prenda2.

Algunas buenas alternativas para obtener algodón con el menor uso de recursos, como el BCI (Best Cotton Initiative), el uso de fibras recicladas o la implementación de fibras artificiales a partir de polímeros naturales están ganando aceptación por parte de las marcas de denim y del consumidor final. Lo mismo está ocurriendo con los métodos para obtener los efectos finales que hacen que los jeans sean tan especiales. Por lo tanto, el uso de una nueva generación de enzimas inteligentes está reemplazando las técnicas tradicionales de lavado con piedra o con chorro de arena. Al mismo tiempo, se están empleando tratamientos con ozono y rayos láser en lugar de productos químicos como el hipoclorito de sodio o el permanganato de potasio para lograr tanto el ahorro de agua como evitar la contaminación de los efluentes con productos químicos peligrosos2.

Sin embargo, la coloración de los hilos de urdimbre en la producción de denim, que es crucial para adquirir los efectos deseados de profundidad, tono y contraste final, todavía se basa principalmente en tecnologías de teñido tradicionales que implican el uso de índigo y productos químicos asociados como el hidrosulfito de sodio. Como se muestra en los análisis prácticos realizados por Clariant en muchos países diferentes, el volumen total de agua necesario para teñir y eliminar la materia colorante no fijada requiere volúmenes de agua entre 15 y 25 l/kg de tintes CO urdimbre en una gama de denim slasher. [Salto de página]

Teñido por urdimbre índigo

La urdimbre para el tejido de mezclilla que se utiliza en los jeans suele teñirse en grandes gamas donde los extremos de algodón se presentan a la máquina ya sea en cuerdas (12, 24, 36 grupos de 400-450 hilos continuos) o en un slasher (ancho abierto, con cada extremo individual corre paralelo al resto para formar la viga de tejido final, con 3.800-4.200 hilos).

En un proceso normal de aplicación de blue denim, las puntas se humedecen previamente en una primera caja con una solución que normalmente contiene un álcali, un tensioactivo y un agente dispersante. Luego, la tela pasa a una serie de cajas para lavar las impurezas saponificadas.

Posteriormente, los extremos entran en una serie de cajas que contienen el índigo. El índigo es un colorante único por su particular rendimiento tintóreo, capacidad para obtener efectos de ring-dying y los colores y efectos especiales que se pueden conseguir mediante tratamientos mecánicos o químicos, normalmente una vez convertido el tejido en prenda.

Las cajas de Indigo típicamente pueden contener de 300l a 2.000l de solución de colorante, más el baño de recirculación necesario para mantener la misma concentración de colorante en cada una de las cajas. Por lo general, puede haber un volumen de 10.000 a 20.000 l de solución de índigo circulando durante el teñido.

La fijación de las capas de índigo, obtenidas por oxidación al aire -skying- de la forma leuco, se produce después de cada una de las impregnaciones.

En el tercer segmento de la gama de tintura, el Índigo no fijado y los restos de los reductores y auxiliares utilizados en la tintura se eliminan por enjuague por rebose. El consumo típico de agua en este proceso en particular puede ser de 3-5l/Kg de hilo por caja de enjuague.

Concepto de mezclilla avanzado

El concepto Advanced Denim se basa primeramente en el uso de tintes de azufre de última generación (Diresul RDT).

Los tintes de azufre también se han empleado en el teñido de urdimbre de mezclilla durante muchos años. Al igual que el índigo, su química se basa en un equilibrio de reducción-oxidación. Sin embargo, mientras que el índigo requiere fuertes condiciones reductoras y, por lo tanto, se oxida fácilmente a su forma insoluble, los tintes de azufre se pueden solubilizar con agentes reductores suaves. Por otro lado, los colorantes al azufre necesitan fuertes condiciones de oxidación para su fijación y pleno desarrollo cromático.

Los tintes de azufre han sido socios de Indigo desde hace mucho tiempo, ya sea para complementarlo en tonos y efectos especiales (por debajo o por encima) o como elementos únicos para la mezclilla negra y de color.

Las moléculas de colorantes azufrados tienen dos grupos activos principales: el grupo Tiol, responsable de la fijación del colorante sobre el algodón formando puentes de hidrógeno con la celulosa, y el Quinónico, que permite desarrollar la tonalidad real del colorante a partir del reducido forma leuco (Figs. 3 y 4).

Al tener mayor afinidad por la celulosa cuando está en forma reducida, es posible aplicarlos utilizando una pequeña cantidad de colorante en el baño de tintura, en un solo paso de impregnación.

En condiciones estándar, después del teñido de la urdimbre en la gama denim, se realiza un aclarado para eliminar la materia colorante no fijada antes de su fijación mediante el uso de un agente oxidante. Sin embargo, el uso de colorantes al azufre permite omitir el enjuague antes de la oxidación. Es posible insolubilizar completamente el colorante hasta una forma muy estable utilizando un agente de fijación catiónico. Como resultado, tras la impregnación con el baño de tintura, y sin ningún aclarado intermedio, se puede realizar un tratamiento catiónico inmediato.

Gracias al carácter iónico del grupo Tiol en los colorantes, se forma un fuerte enlace iónico con un agente catiónico bi-reactivo. Por lo tanto, podemos tener dos tipos de colorantes en forma de compuesto catiónico:

CEL – Colorante – Agente catiónico – Colorante –

CEL – Agente catiónico – Colorante – Agente catiónico –

El tinte no fijado, normalmente en la superficie de la fibra, permanece en una forma insoluble estable

Colorante – Agente catiónico – Colorante –

Los detalles gráficos se pueden ver en la fig. 5:

Los pasos del proceso se pueden describir de la siguiente manera:

Impregnación de la fibra con la solución colorante, que contiene agente reductor, álcali y auxiliares.

Oxidación al aire corta (Skying).

Baño de fijación que contiene un agente oxidante y un fijador catiónico. pH a ajustar al tipo de producto oxidante, normalmente ácido (pH 4-5).

El cielo intermedio entre la impregnación del baño de tintura y la fijación asegura una migración regular de la materia colorante y también mejora la eficacia de la fijación por la oxidación de la mayoría de los productos químicos reductores todavía activos. Por otro lado, se requiere la presencia de un agente oxidante en el baño de fijación para el desarrollo del tono real del colorante utilizado. Si se utiliza un agente catiónico solo, el tono obtenido será el de la forma leuco en el momento de la fijación.

Un diagrama simple de este proceso Denim-Ox puede ser como se muestra en la Fig. 6. [Salto de página]

Proceso Pad-Sizing/Ox

La preparación de la urdimbre para el tejido de la tela de mezclilla requiere de un apresto, destinado a proteger las fibras de las fuerzas de fricción que se producen en el telar y así obtener una buena eficiencia de tejido.

En la búsqueda de volúmenes de agua aún menores en la coloración de la urdimbre del denim, se consideró e implementó la posibilidad de combinar la oxidación/fijación de la materia colorante, como se hace en el proceso Denim-Ox, con el encolado. Este proceso se denomina Pad-Sizing/Ox y reduce el aporte de agua a tan solo un 7 por ciento del requerido para un proceso de tintura de denim convencional, con la característica adicional de evitar por completo la generación de aguas residuales, ya que no se requiere enjuague previo a la oxidación. Se requiere /fijación/dimensionamiento. Esto es técnicamente posible mediante el uso de un encolante (Arkofil DEN-FIX) que combina una buena cobertura y elasticidad de la fibra con algunas propiedades de fijación. La fijación completa del colorante está asegurada por la adición en el baño de encolado de algún agente catiónico específico (Direfix SD). Esta fijación se realiza en condiciones ácidas (pH 4-4,5).

Las ventajas del proceso Pad-Sizing/Ox van más allá de este altísimo ahorro de agua. También reduce la energía necesaria para teñir en un 25 por ciento y los residuos de algodón generados en más de un 60 por ciento. Esto se debe al hecho de que Pad-Sizing/OX se aplica en una configuración mecánica muy compacta. En cuanto al proceso Denim-Ox ya comentado, sólo se requiere un baño de impregnación. Después del posterior skying, la oxidación/fijación tiene lugar en el rango de tamaño estándar.

En las gamas slasher, donde los hilos van continuamente desde la gama de teñido hasta el apresto, el pad-sizing/ox cane se implementa directamente. En las gamas de teñido de cuerdas, la urdimbre teñida se vuelve a ondular para la eventual oxidación/fijación/encolado en la unidad de encolado separada.

Un resumen gráfico de los diferentes procesos presentados se muestra en la Fig. 7.

Consideraciones técnicas

Los procesos Denim-Ox y Pad-Sizing/Ox desarrollados para el concepto Advanced Denim, se basan en una fijación directa en condiciones ácidas del colorante prerreducido aplicado en la etapa de impregnación. Por ello, es muy importante evitar la presencia en el baño de tintura de especies químicas que puedan tener una reacción no deseada -e incluso peligrosa- con el ácido.

En este punto en particular, también es muy importante evitar que el sulfuro de sodio (un agente reductor estándar para los tintes de azufre clásicos) sea transportado con la tela al baño de fijación. Los colorantes Diresul RDT son adecuados para este proceso ya que presentan dos características técnicas importantes:

* Si bien son tintes de azufre prerreducidos, los tintes Diresul RDT tienen un contenido muy bajo de sulfuro de sodio, que se oxida completamente durante el proceso de impregnación-cielo. El tejido está libre de sulfuros al entrar en contacto con el baño ácido de fijación

* Por la misma razón, también se requiere el uso de agentes reductores libres de sulfuros, como los derivados de la glucosa.

Los aspectos técnicos clave de Advanced Denim se reflejan en la Fig. 8. [Salto de página]

Ahorro de recursos

La experiencia industrial con los procesos definidos Denim-OX y Pad-Sizing/Ox permite cuantificar con precisión el agua, la energía y el algodón reales que se pueden ahorrar en comparación con un procedimiento convencional de teñido de denim.

La ausencia de aguas residuales a tratar en el proceso Pad-Sizing/OX supone un ahorro económico adicional en la planta de tratamiento de efluentes. El proceso Denim-Ox genera un cierto volumen de agua, pero dado que es completamente incolora y libre de especies químicas que interfieren, podría reutilizarse, por ejemplo, en un nuevo baño de enjuague. Este bajo impacto en los efluentes se refleja en la Fig. 9.

Los ahorros en algodón están relacionados con la menor longitud de hilo que queda en la máquina cuando se cambia de lote o cuando se ejecuta el rango a baja velocidad hasta que se alcanzan las condiciones mecánicas deseadas. Aquí, cuanto más largo es el paso del hilo de algodón, más desperdicio de algodón se genera.

El concepto Advanced Denim no solo ofrece la variedad de ahorros de recursos ya mencionados, junto con un perfil de sostenibilidad extremadamente alto, sino que también tiene claras ventajas técnicas y abre nuevas puertas para hacer posibles las ideas de diseñadores y creadores de moda. Las características principales son:

* Posibilidades de teñido fáciles y versátiles

* Aplicación sencilla en equipos ya existentes (gamas slasher para Pad-Sizing/Ox)

* Alta reproducibilidad: lote a lote y laboratorio a granel

* Alta productividad con tiempos de cambio de color cortos

* Una amplia paleta de colores, tonos y tintes (por ejemplo, tintes Diresul 'Indi' RDT)

* La posibilidad de nuevos efectos simplemente modificando las condiciones de aplicación

* Idoneidad para tratamientos de lavado considerados como (ozono, láser…)

* Altos niveles de solidez en general

Las propiedades enumeradas colocan a Advanced Denim en línea con los estándares de calidad más altos que la industria textil exige, y cada vez más,.[Salto de página]

Resumen

Advanced Denim es un concepto multipropósito para el teñido de urdimbre de mezclilla y el procesamiento de prendas de mezclilla, que permite una reducción significativa de los recursos, en particular el consumo de agua. Ofrece respuestas claras a los requisitos ecológicos y técnicos modernos en el mercado de la mezclilla y también en el campo del acabado de tejidos y prendas, con el desarrollo de productos específicos. Advanced Denim ofrece ventajas en el campo del uso y tratamiento del agua, así como en la moda (como una gran variedad de tonos, efectos especiales de tintura de anillos o sólidos y tonos de color fijo) y aspectos técnicos.

Advanced Denim es un claro ejemplo del compromiso de Clariant para permitir que nuestros clientes fortalezcan sus propios esfuerzos de sustentabilidad. En Clariant consideramos que todos los esfuerzos, presentes y futuros, deben realizarse en todos los niveles involucrados: productores textiles, minoristas, consumidores finales y empresas químicas para garantizar la sostenibilidad de nuestra industria. Advanced Denim es solo un paso en esta dirección.

Miguel Sánchez es director de la línea de productos de tintes especiales de Golbal, BU Textile Chemicals, Clariant, Muttenz, Suiza. www.clariant.com

Referencias: (1) The World Bank Report 2010. Textile Exchange, Barcelona 2012; (2) The National Geographic Magazine, número de abril de 2010: "Agua, nuestro mundo sediento"