Tekstiiliteollisuuden jano: valmistusprosessien vedenkulutus ja jätevesien laatu

Tekstiiliteollisuuden on arvioitu kuluttavan maailmalaajuisesti jopa 79 miljardia kuutiometriä puhdasta vettä [1]. Vettä kuluu erityisesti luonnonkuitujen kasvatuksessa, ja värjäys- ja viimeistelyprosesseissa, mutta myös muissa valmistusprosesseissa. On arvioitu, että eurooppalaisen kuluttajan vuodessa ostamiin vaatteisiin, kenkiin ja kodintekstiileihin kuluu 9 kuutiometriä vettä, joista 12 % käytetään Euroopan sisäisessä tekstiilituotannossa [2].

Tekstiilien vesijalanjälki on usein monimutkainen, myrkyllinen ja suuri. Jalanjälkiä on yhtä monta kuin erilaisia valmistusprosesseja: kuidun valmistus/kasvatus, kehruuprosessi, kankaan valmistus, värjäys, viimeistelyt ja tuotteenvalmistus voidaan kaikki tehdä monella eri tavalla. Muun muassa tästä syystä tekstiiliprosessien jätevedet aiheuttavat päänvaivaa vedenhuollossa. Tekstiilien valmistusprosesseissa on pitkään käytetty haitallisia kemikaaleja, joiden kulutusta pyritään nyt vähentämään sekä teollisuuden itse aikaansaaman säännöstelyn että lainsäädännön avulla.

Vedenkulutus tekstiiliprosesseissa

Tekstiiliprosesseista suurimmat vedenkuluttajat ovat luonnonkuitujen kasvatus ja kehräykseen valmistelu, selluloosamuuntokuitujen valmistus, kuitukankaiden sidonta veden avulla, sekä erilaiset märkäprosessit (engl. wet processing). Kuvassa 1 näkyy, kuinka märkäprosesseja on kuituvaiheesta tuotetasolle. Samoissa vaiheissa voidaan tehdä myös täysin tai lähes vedettömiä käsittelyitä, kuten vettä hyödyntämätöntä kehräystä tai erilaisia mekaanisia viimeistelyjä. Vettä käytetään tekstiiliprosesseissa väliaineena esimerkiksi värjäyksessä, pesuissa, ja prosessien lämmityksessä [3].

Kuvassa 1 esitetyillä vesipisaroilla tarkastellaan suhteellista vedenkulutusta osa-alueittain. Kuva 2 näyttää eri arvioita kirjallisuudesta kuitutyypeittäin, prosesseittain ja rakennetyypeittäin. Luonnonkuitujen valmistus, värjäys, valkaisu ja erilaiset viimeistelyprosessit on arvioitu vettä eniten kuluttaviksi prosesseiksi [4,5] Toisaalta Kuvasta 2 nähdään, että esimerkiksi värjäyksen vesijalanjälki vaihtelee suuresti.

Puuvillalle suurin vesijalanjälki syntyy kuidun viljelystä ja esivalmisteluista, toiseksi suurin puuvillatuotteen käyttövaiheesta, ja huomattavasti vettä kuluu esimerkiksi kehruu- ja kudontavaiheisiin. Sen sijaan polyesterin kohdalla suurin vedenkulutus tulee kehruusta, ei niinkään raaka-aineen valmistamisesta tai käyttövaiheesta. Viskoosin vesijalanjälkeä suurentaa raaka-aineen valmistus ja muuntokuidun kehruu, joka tehdään märkäkehruuna. [4]

Kemikaalit tekstiiliprosesseissa

Tekstiilien värjäyksellä on paitsi suuri vesijalanjälki, myös suuri määrä kemikaaleja kuluu niiden valmistuksessa. Tekstiiliteollisuudessa käytetään muun muassa pesuaineita, liistausaineita, öljyjä, latekseja, väriaineita, viimeistelyaineita, pehmentimiä, ja kostutusaineita. [7]

Värjäytyneet vesistöt ovat ongelma alueilla, joilla ei ole kunnollista jätevedenhuoltoa. Värjäytyneet virrat yhdistetään usein puuvillan värjäykseen, rikki- ja reaktiiviväreillä värjäykseen, ja synteettisten, biohajoamattomien värien käyttöön. Kuvassa 3 näkyy eri värityyppien tyypillisiä liukenemia veteen. Vesistöihin päätynyt väri on usein myrkyllistä ja aiheuttaa suurempia ongelmia estäessään auringonvalon pääsyn vedenpinnan alle. [7]

Värien tarttuvuuteen vaikuttavat esikäsittelyt, värjäysprosessiparametrit ja esimerkiksi kuidun ja värin laatu. Värjäämiseen liittyviä riskejä voidaan pienentää esimerkiksi kehittämällä värjäystekniikoita tai tehostamalla värjäystulosta. Usein värjäystä tehostetaan käyttämällä raskasmetalleja, kuten kobolttia (Co), kupari (Cu), kadmiumia (Cd) tai sinkkiä (Zn), ja niiden suoloja. Raskametallit parantavat tekstiilin värinottokykyä ja värjäystulosta, mutta aiheuttavat haittaa ihmiselle ja ympäristölle. [9,10]

Myös muissa tekstiiliprosesseissa käytetään kemikaaleja helpottamaan tai tehostamaan prosesseja. Esimerkiksi erilaisia pinta-aktiivisia aineita, kuten alkyylifenolietoksylaatteja, voidaan käyttää pesuissa, voiteluaineena tai viimeistelyissä [9]. Monia tekstiiliprosesseissa aiemmin käytössä olleita kemikaaleja on alettu välttää niiden haitallisten terveys- ja ympäristövaikutusten vuoksi. Niin lainsäädäntö kuin itsenäiset toimijatkin ovat julkaisseet listoja rajoitettavista aineista (engl. restricted substance list, RSL). EU:n REACH-direktiivissä on määritelty tarkasti, mitkä yhdisteet aiheuttavat haittaa, ja minkä yhdisteiden käyttö on kokonaan kielletty. Myös esimerkiksi Greenpeace on jo vuonna 2011 listannut haitallisia kemikaaleja, joiden käyttöä tulisi välttää tai joiden käyttö tulisi lopettaa kokonaan. Näitä ovat esimerkiksi tietyt alkyylifenolit, palonestoaineet, raskasmetallit sekä per- ja polyfluoratut alkyyliyhdisteet. [11,12]

Jätevesien puhdistus on haasteellista

Kuten muidenkin jätevesien, tekstiiliprosessien jätevedet puhdistetaan biologisin, fysikaalisin ja kemiallisin tavoin, joiden lisäksi käytetään erilaisten tekniikoiden kombinaatioita. Tekstiiliprosessien jätevesien puhdistuksesta tekee vaikeaa se, että liuenneet aineet ovat usein synteettisiä värejä, raskaita metalleja ja pysyviä orgaanisia yhdisteitä. Vielä viime aikoina on todettu, että eri tekniikoiden kustannustehokkuutta ja puhdistustehokkuutta tulisi arvioida tutkimuksen avulla [13,14].

Kaiken kaikkiaan tekstiiliprosessien jäteveden huollossa täytyy huolehtia seuraavien poistosta [7]:

• silmällä havaittava väri
• pigmentit, valkaisuaineet
• eroavat pH-arvot, suolat, hapettimet, epäorgaaniset yhdisteet
• biohajoavat tärkkelykset, öljyt ja vahat, pinta-aktiiviset aineet
• polyvinyylialkoholit, mineraaliöljyt
• hidastimet, raskasmetallit, formaldehydi, yms.

 

Lainsäädäntö ja kestävän kehityksen tavoitteet haastavat puhtaampiin prosesseihin ja parempaan vedenhuoltoon

Tärkeimpiä jäteveden puhdistamista tukevia lainsäädäntöä ovat Water Framework Directive (WFD), Drinking Water Directive ja POPs Regulation. Näissä lainsäädännöissä on keskitytty vedenlaadun ja pohjavesien säilyttämiseen, haitallisten aineiden kartoittamiseen ja niiden rajoittamiseen juomavedessä, sekä kontaminoitujen jätteiden turvalliseen hävittämiseen.

Lainsäädännön lisäksi Yhdistyneet kansakunnat (YK) on säätänyt kestävän kehityksen tavoitteet, joista 6. tavoitteen mukaan jokaisella tulee olla pääsy puhtaaseen juomaveteen vuoteen 2030 mennessä. YK arvioi vuonna 2021, että noin 2 miljardilla ihmiseltä puuttuu tämä mahdollisuus [15]. Vaikka puhtaan juomaveden saavutettavuus on lisääntynyt vuodesta 2015 vuoteen 2021, arvioi Maailman terveysjärjestö WHO tuolloin, että tahdin on kovettava tavoitteen saavuttamiseksi [16].

 

Tämä tekstiiliteollisuuden vedenkäyttöä ja prosessien jäteveden laatua käsittelevä selvitys on tehty kirjallisuusselvityksenä osana Telavalue-hanketta. Kaikki selvityksen tulokset ovat luettavissa englanniksi täällä.

Ella Kärkkäinen
Tutkija, tekstiili-insinööri ja materiaalitekniikan DI
ella.karkkainen@vtt.fi

 

Lähteet:

1. House of Commons UK (2019) Fixing Fashion: Clothing Consumption and Sustainability, HC 1952. Environment Audit Committee. Available: Fixing fashion: clothing consumption and sustainability – Report Summary – Environmental Audit Committee (parliament.uk)
2. European Environmental Agency (2023) Textiles and the environment: the role of design in Europe’s circular economy. Available: Textiles and the environment: the role of design in Europe’s circular economy — European Environment Agency (europa.eu)
3. Saxena, S., Raja, A. S. M. & Arputharaj, A. (2017). Challenges in Sustainable Wet Processing of Textiles. In: Muthu, S. S. (ed.) Textiles and Clothing Sustainability. Textile Science and Clothing Technology. Springer, Singapore, pp. 43-79. https://doi.org/10.1007/978-981-10-2185-5_2
4. Picoli, J. F., Guimarães, T. C. & Colerato, M. P. (2023). Life Cycle Assessment of Textile Fibres in Brazil: A Literature Review. In: Muthu, S.S. (ed.) Progress on Life Cycle Assessment in Textiles and Clothing. Textile Science and Clothing Technology. Springer, Singapore. https://doi.org/10.1007/978-981-19-9634-4_3
5. Islam M. T., Islam T, Islam T & Repon M. R. (2022) Synthetic Dyes for Textile Colouration: Process, Factors and Environmental Impact. Textile & Leather Review, 5, 327-373. https://doi.org/10.31881/TLR.2022.27
6. Karthik, T. & Gopalakrishnan, D. (2014) Environmental Analysis of Textile Value Chain: An Overview. In: Muthu, S. S. (ed.) Roadmap to sustainable Textiles and Clothing, Textile Science and Clothing Technology, pp. 153-188. https://doi.org/1007/978-981-287-110-7_6
7. Zaharia, C. & Suteu, D. (2012) Textile Organic Dyes – Characteristics, Polluting Effects and Separation/Elimination Procedures from Industrial Effluents – A Critical Overview. In: Puzyn, T. & Mostrag-Szlichtyng, A. (eds.) Organic Pollutants Ten Years After the Stockholm Convention – Environmental and Analytical Update. InTech. https://doi.org/10.5772/32373
8. Kiron, M. I. (2014) Water Consumption in Textile Industry (updated 2nd March 2021) Available: Water Consumption in Textile Processing Industry – Textile Learner
9. Khan, W. U., Ahmed, S., Dhoble, Y., & Madhav, S. (2023). A critical review of hazardous waste generation from textile industries and associated ecological impacts. Journal of the Indian Chemical Society, 100(1), 100829. https://doi.org/10.1016/j.jics.2022.100829
10. Uddin, F. (2021). Environmental hazard in textile dyeing wastewater from local textile industry. Cellulose, 28(17), 10715-10739. https://doi.org/10.1007/s10570-021-04228-4
11. ECHA (2023) Substances restricted under REACH. Available: Substances restricted under REACH – ECHA (europa.eu) [5.4.2024]
12. Greenpeace (2018) Destination Zero: Seven years of Detoxing the clothing industry. Available: Destination Zero: Seven Years of Detoxing the Clothing Industry – Greenpeace International
13. Ahsan, A., Jamil, F., Rashad, M. A., Hussain, M., Inayat, A., Akhter, P., … & Park, Y. (2023). Wastewater from the textile industry: Review of the technologies for wastewater treatment and reuse. Korean Journal of Chemical Engineering, 40(9), 2060-2081. https://doi.org/10.1007/s11814-023-1475-2
14. Kumari, H., Sonia, Suman, Ranga, R., Chahal, S., Devi, S., … & Parmar, R. (2023). A Review on Photocatalysis Used For Wastewater Treatment: Dye Degradation. Water, Air, & Soil Pollution, 234(6), 349. https://doi.org/10.1007/s11270-023-06359-9
15. YK (2021) Summary Progress Update 2021: SDG 6 — water and sanitation for all. Available: Summary Progress Update 2021: SDG 6 — water and sanitation for all | UN-Water (unwater.org)
16. WHO (2021) Progress on household drinking water, sanitation and hygiene: 2000-2020 Five Years Intothe SDGs. Available: Progress on household drinking water, sanitation and hygiene 2000‒2020: Five years into the SDGs (who.int)