Producción sostenible de mezclilla usando Open

Kontoor Brands está examinando sus procesos de fabricación para buscar formas de reducir la energía y su huella de carbono.

TWReporte especial

Es inequívoco que las emisiones antropogénicas de dióxido de carbono (CO2) están causando el cambio climático. La tasa de estas emisiones no tiene parangón en los últimos 2000 años de la historia humana1. En consecuencia, el mundo ha estado experimentando extremos climáticos sin precedentes. Desde inundaciones devastadoras en Pakistán y Estados Unidos hasta una ola de calor sin precedentes en el Reino Unido, 2022 vio muchas anomalías climáticas2.

El consenso entre las comunidades científicas es que el aumento de la temperatura global debe mantenerse por debajo de un aumento de 1,5 °C desde los niveles preindustriales durante el período 1850-1900. Más allá de este punto, el mundo puede experimentar efectos del cambio climático mucho más catastróficos en su gente y ecosistemas1. Mantener el aumento de la temperatura por debajo de 1,5 °C requiere reducir a la mitad las emisiones globales de carbono para 2030 desde los niveles de 2010 y lograr el cero neto para 2050. En términos simples, esta década, de 2020 a 2030, es la última ventana de oportunidad para que la humanidad redefina el futuro climático.

Kontoor Brands, propietaria de las icónicas marcas Wrangler® y Lee®, entre otras marcas, reconoce esta urgencia y la sostenibilidad es un compromiso integral incluido en las prioridades estratégicas de la empresa. Es consciente de que la industria mundial de la moda aporta aproximadamente el 2 % de las emisiones de carbono (aproximadamente 1,05 gigatoneladas de equivalentes de CO2) cada año3. Por lo tanto, Kontoor busca constantemente formas de mejorar cualquier parte de los procesos utilizados para fabricar sus productos para reducir el impacto en el planeta y las personas que viven en él. A finales de 2022, Kontoor presentó sus objetivos basados ​​en la ciencia (SBT) para alinear su estrategia de reducción de emisiones con el objetivo climático de 1,5 °C. Los SBT son compromisos vinculantes de toda la empresa para reducir las emisiones de CO2, supervisados ​​por la iniciativa Science-Based Targets (SBTi)4.

A través de una evaluación de la huella de carbono corporativa, Kontoor descubrió que las emisiones relacionadas con el producto representan aproximadamente el 78 por ciento de su huella de carbono, excluyendo el uso del producto por parte del consumidor (consulte la Figura 1). Esto se refiere específicamente a las emisiones asociadas con la extracción, desarrollo y procesamiento de las materias primas de los productos, así como con el ensamblaje de los productos finales, incluido el empaque. Desglosándolo aún más, el hilado representa alrededor del 20 por ciento o una quinta parte de las emisiones totales relacionadas con el producto (consulte la Figura 2). Por lo tanto, es beneficioso explorar opciones alternativas para reducir las emisiones del hilado, y Kontoor está examinando actualmente la viabilidad de expandir el hilado abierto en todos los productos de mezclilla y relacionados.

El hilo de extremo abierto (OE) es un tipo de hilo que se puede producir sin usar un huso. En la hilatura OE, se omite el proceso de mecha y la cinta se alimenta directamente a un rotor después del proceso de estirado. La finura del hilo se puede modificar ajustando la velocidad a la que las fibras se extraen del rotor en relación con la velocidad a la que las fibras se alimentan al rotor. El proceso se basa en los principios de la fuerza centrífuga. Imagine que las fibras se presionan en una ranura en el interior del rotor hasta lograr el conteo deseado.

La principal diferencia entre los hilos OE y los hilos de hilado en anillo (RS) es el proceso utilizado para formar el hilo. El hilo RS se forma insertando una torsión en una hebra continua de fibras. Una pieza de hilo OE se forma recolectando fibras individuales de la superficie interior de un rotor y combinándolas usando fuerzas centrífugas. El hilo RS se puede describir como formado de afuera hacia adentro, mientras que el hilo OE se forma de adentro hacia afuera.

Los hilos OE a menudo se encuentran en múltiples categorías de productos en prendas básicas. Sin embargo, el uso de hilo OE sigue siendo una minoría, y el hilo RS representa alrededor del 70 por ciento del hilo que se usa para prendas de vestir en la actualidad5. Los hilos OE a menudo se encuentran en toallas, donde el hilo funciona bien tanto para la sensación como para la absorción de agua. A medida que las tecnologías y los procesos continúan evolucionando, las aplicaciones para hilos OE también evolucionan. Con las ganancias de sostenibilidad de los hilos OE, hay más oportunidades de aplicación en el horizonte.

Menos tiempo y energía — La principal diferencia que hace que la hilatura OE sea un mejor proceso que la hilatura de anillos es su alta eficiencia. La hilatura OE tiene fundamentalmente menos pasos en su proceso que la hilatura de anillo. Dado que la hilatura de equipo original solo requiere una pasada de estirado, en comparación con las dos pasadas de la hilatura de anillos, y no requiere un procedimiento de mechera, es un proceso más rápido que la hilatura de anillos.

Cem Yalcin, director de Ventas y Marketing de Saurer AG, con sede en Suiza, describió la hilatura OE como "imbatible en productividad y ahorro de energía". Teniendo en cuenta solo el proceso de hilado de OE en comparación con el hilado de anillos, es simplemente más rápido en esta área ya que las máquinas de hilado de anillos son relativamente más lentas. El proceso OE es más rápido debido a la velocidad del rotor notablemente alta en las máquinas OE. La Figura 3 muestra una comparación directa de la producción de una máquina de hilar a anillos versus una máquina de hilar OE que usa un hilo de mezclilla típico en el marco de tiempo de un minuto. El gráfico ilustra la evidente diferencia de velocidad. La eliminación de los pasos de mecha y bobinado conduce a velocidades de producción de hilo que son de seis a ocho veces más rápidas que las de los hilos de anillos6,7,8. Además, con menos pasos, el espacio de piso requerido es menor para el proceso de hilado OE.

Además de mejorar la eficiencia, tener menos pasos en el proceso también da como resultado una reducción de los requisitos de mano de obra. Brad Johnson, vicepresidente de fabricación de Cone Denim, estimó que para el proceso de hilado de anillo completo, se necesitan aproximadamente entre tres y cuatro veces más operadores que los necesarios para el hilado de equipo original. A pesar de la necesidad de menos operadores para la hilatura OE, la producción sigue siendo considerablemente mayor. Se están logrando grandes avances activamente en las etapas de automatización de la hilatura OE, lo que requiere aún menos operadores. Por ejemplo, los sistemas ópticos y de capacitancia pueden evaluar continuamente las características de la fibra, como la densidad lineal, lo que permite identificar y eliminar fallas o errores rápidamente, a menudo de forma automática. Un estudio de Das y Alagirusamy9 predice que existen posibilidades de automatización completa del proceso de hilado dentro del mundo del hilado OE. Este concepto también suele dar como resultado procesos controlados estadísticamente más estrictos desde una perspectiva de calidad. Si bien aún no se ha logrado la automatización completa de las fábricas, la automatización completa está mucho más cerca con la hilatura OE que con la hilatura de anillos, según los expertos de Saurer.

El proceso abreviado y la eficiencia mejorada afectan en gran medida la energía consumida durante la hilatura OE, lo que crea una ventaja de sostenibilidad significativa en comparación con la hilatura de anillo. Hay múltiples publicaciones e informes que comparan el uso de energía de los dos métodos de hilatura (consulte la Tabla 1). La hilatura OE consistentemente usa menos energía que la hilatura de anillos, con reducciones de hasta el 57 por ciento.

Según las cifras más recientes de la Administración de Información Energética de los Estados Unidos10, los ahorros de energía de hilatura OE equivalen a un mínimo de trece centavos por kilogramo de hilo producido. Cuando ese número se suma a los cientos de miles de kilogramos que los molinos producen semanalmente, se vuelve significativo.

Menos Residuos Generados — Además del ahorro de energía, la hilatura OE genera menos desperdicio de fibra en comparación con la hilatura de anillo. Cheryl Smyre, directora de Materiales Avanzados en Parkdale Mills, compartió la variación en el desperdicio entre el hilo hilado OE y el hilo RS (Ver Figura 4).

Uso y circularidad de fibra reciclada — El proceso de hilatura OE también ofrece ventajas cuando se trata de tipos de fibra compatibles. La hilatura OE puede utilizar fibras más cortas, mientras que la hilatura de anillos solo puede utilizar fibras de una longitud mínima y una alta uniformidad. El uso de fibra de algodón más corta o de calidad inferior en el proceso de hilatura OE no compromete la integridad del hilo y permite que se produzcan hilos de la misma calidad utilizando algodón menos costoso que el proceso de hilatura de anillo. Además, es más fácil procesar fibras recicladas en el proceso de hilado OE. Aunque las estructuras de anillos pueden procesar casi todos los tipos de fibras, un mayor contenido de fibras cortas tiende a dar como resultado un mayor número de roturas de hilo y un mayor desperdicio. Por lo tanto, la cantidad de fibras recicladas utilizadas en los hilos RS es considerablemente menor en comparación con los hilos OE. Rieter11, con sede en Suiza, evaluó la irregularidad de los hilos RS y OE en función de las fibras recicladas desgarradas (consulte la Figura 5). La Figura 6 muestra el rango de tamaños de fibra aceptables para diferentes métodos de hilado.

Para una calidad de hilo aceptable y confiabilidad operativa, es posible una mezcla que contenga hasta un 75 por ciento de contenido reciclado en la hilatura OE. Con la hilatura de anillos, el contenido reciclado se mantiene típicamente por debajo del 25 por ciento6. La hilatura OE ofrece la oportunidad de utilizar mejor los materiales reciclados en comparación con la hilatura de anillos, donde el uso de fibras recicladas es más limitado.

La necesidad de reciclar telas ya está aumentando en algunas regiones. Francia aprobó recientemente una ley para combatir el desperdicio que hace ilegal la destrucción de textiles sin usar. Dichos residuos deben ser reciclados o donados12. Se han propuesto otras regulaciones en la Unión Europea que exigen un uso mínimo obligatorio de fibras recicladas para las empresas de moda para el año 2030. Los flujos circulares de materiales, como la reutilización y el reciclaje, también se recomiendan en la estrategia de mitigación del cambio climático del IPCC13. La capacidad de utilizar fibra reciclada para prendas de vestir es algo que será cada vez más importante en los próximos años y el hilado OE será una estrategia útil.

Uno de los principales obstáculos del hilo OE se relaciona con su resistencia y durabilidad. Un estudio de Cotton Incorporated14 con sede en Cary, NC, encontró que el hilado OE era de 10 a 30 por ciento más débil que el hilado RS en promedio. Además, las fibras sintéticas ligeras, como el poliéster, no se pueden hilar de forma eficaz solas mediante el proceso de hilado OE. Por ejemplo, es probable que una prenda duradera, pero excepcionalmente liviana, no se pueda producir utilizando hilo hilado OE.

Otra preocupación común cuando se compara el hilo OE con el RS es el hecho de que el hilo RS se coloca fácilmente en un núcleo mientras que el hilo OE no. La hilatura con núcleo es el proceso de hilar fibras alrededor de un núcleo de hilo preexistente. El núcleo puede estar compuesto por diferentes hilos. Por ejemplo, un núcleo de poliéster agregaría fuerza a la prenda, mientras que un núcleo elástico permitiría que la prenda se estire. Esta propiedad de elasticidad es especialmente importante cuando se fabrican jeans ajustados y ajustados modernos porque a menudo se incorpora cierto nivel de elasticidad para mayor comodidad, así como la capacidad de expandirse y ajustarse. El estiramiento requerido puede ser conferido por un hilo central de spandex en el centro del algodón. Aunque este es uno de los inconvenientes de OE, se está desarrollando tecnología que permite producir hilos elásticos en máquinas de hilar OE.

Un ejemplo de esta tecnología es el proceso Rotona desarrollado por Rieter. El proceso consiste en envolver hilo hilado OE alrededor de un núcleo que puede ser elástico o no elástico15. Otra solución a este problema es usar una combinación de hilo OE y RS en productos que requieren cierto grado de estiramiento. Si bien no es un argumento que una prenda hecha completamente de hilo hilado en anillo con un núcleo elástico sin duda se estiraría más, la combinación de hilo OE e hilo elástico RS puede ser suficiente para algunos consumidores y productos.

Un inconveniente no técnico de esta opción combinada sería abordar la percepción del consumidor, ya que la mayoría de los consumidores están acostumbrados a la sensación de las fibras RS estándar. El hilado OE produce un título de hilo ligeramente más grueso, y la estructura del hilo en sí es ligeramente diferente a la RS, ya que el hilado OE tiene menos fibras paralelas. Un hilo hilado OE actualmente no se puede producir con el mismo calibre de finura que un hilo RS. Es difícil producir hilos más finos por encima de 40 Ne con este sistema; esto no representa un gran desafío en la fabricación de mezclilla, ya que los hilos de mezclilla varían de 10 a 30 Ne. Estas variaciones dan como resultado una mano ligeramente diferente, una que el consumidor puede notar al comprar productos. Para una tela más pesada, como la mezclilla, estos atributos del hilado OE no son tan preocupantes.

Kontoor ha presentado un objetivo basado en la ciencia en línea con un escenario de reducción de temperatura de 1,5 °C. Como se muestra en la Figura 2, el hilado representa aproximadamente el 20 por ciento de las emisiones relacionadas con los productos de Kontoor. Por lo tanto, la innovación en los procesos de hilado de algodón produciría una reducción notable de la huella de carbono global de la empresa. Por ejemplo, un análisis interno de Quantis reveló que reemplazar el 50 por ciento del volumen actual de hilado en anillo de Kontoor con un proceso OE puede ahorrar potencialmente un 6 por ciento de emisiones del alcance 3, que se definen como emisiones de la cadena de valor. Por lo tanto, no se puede ignorar el impacto potencial del hilado OE.

El hilado OE ofrece ventajas en una amplia gama de distintos aspectos del proceso de confección de prendas. El proceso requiere menos trabajadores, menos energía y espacio en la fábrica, y produce menos desechos, al tiempo que aumenta la eficiencia, las oportunidades de automatización y las oportunidades para reciclar fibras. Al ver todas estas ventajas, el hilado OE es una opción más sostenible al producir prendas. Además, los ahorros de costos generales, incluido el costo del algodón de grado inferior, la convierten en una estrategia financieramente viable.

Kontoor anima a los fabricantes de máquinas de hilar a seguir innovando. El futuro del proceso de hilatura depende de encontrar formas de aumentar la eficiencia para disminuir los desechos y las emisiones. Kontoor también alienta a otras marcas a considerar las posibilidades relacionadas con el uso de hilatura OE para algunas o todas sus líneas de productos. El potencial impacto ambiental positivo es sustancial. En Kontoor, la sustentabilidad se define como el proceso dinámico de mejora continua para su gente, producto y planeta. En apoyo a esto, la empresa siempre está buscando innovación y actividades que puedan mejorar el desempeño en relación con estos objetivos. Kontoor ve el hilado OE como un área que puede afectar la sostenibilidad de los productos de indumentaria. Como buen administrador en el espacio de la sostenibilidad, Kontoor espera ver que otras marcas emprendan este mismo tipo de iniciativas.

Limitar el calentamiento global a menos de un aumento de 1,5 °C requeriría transiciones aceleradas y de gran alcance en los sistemas energético e industrial. Es un problema global, y todos deben trabajar juntos de todas las formas posibles. Cada acción hacia la reducción de emisiones cuenta, sin importar cuán grande o pequeña sea. Desde la reducción del uso de combustibles fósiles hasta el despliegue de fuentes de energía de bajas emisiones y la eficiencia y conservación de la energía, es necesario aprovechar todas las oportunidades para luchar contra el cambio climático. La hilatura de hilo OE es solo una de las muchas soluciones disponibles. Kontoor tiene la esperanza de que esto catalizará a otros y que la industria de la moda podrá hacer su parte justa para cumplir con los objetivos climáticos.

Referencias

1 IPCC (2021). Resumen para los formuladores de políticas. En: Cambio Climático 2021: La Base de la Ciencia Física. Contribución del Grupo de Trabajo I al Sexto Informe de Evaluación del Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático. https://www.ipcc.ch/report/ar6/wg1/downloads/report/IPCC_AR6_WGI_TS.pdf

2 NCEI (14 de septiembre de 2022). Evaluación del clima global en agosto de 2022. NOAA. https://www.ncei.noaa.gov/news/global-climate-202208

3 Ley, K., Perkins, L., van Mazijk, R., Gaines, R. y Hugil, R. (2021). Desbloquear la oportunidad de descarbonización de la moda de un billón de dólares: soluciones existentes e innovadoras. Instituto de Impacto de la Indumentaria y Moda para el Bien. https://apparelimpact.org/wp-content/uploads/2021/11/Aii_UnlockingTheTrillion-DollarFashionDecarbonisationOpportunity_Report_v11.pdf

4 https://sciencebasedtargets.org/

5 Singh, MK y Nigam, A. (2013). Efecto de varios hilos de anillo en la comodidad de la tela. Revista de Ingeniería Industrial, 2013.

6 Goyal, A. y Nayak, R. (2020). Sostenibilidad en la fabricación de hilados. En Tecnologías Sostenibles para Moda y Textiles (pp. 33-55). Editorial Woodhead.

7 Kiron, MI (2021, 28 de enero). Una visión general de la hilatura de rotor abierto. Aprendiz Textil. https://textilelearner.net/an-overview-of-open-end-rotor-spinning/#:~:text=The%20production%20rate%20of%20rotor,used%20in%20cotton%20carded%20spinning.

8 Dr. Tai Mac, Saurer, comunicación personal, 2022

9 Das, A. y Alagirusamy, R. (2010). Principios fundamentales de la hilatura de hilo abierto. En Avances en la tecnología de hilado de hilos (págs. 79-101). Editorial Woodhead.

10 Administración de Información Energética de los Estados Unidos. (2022, 26 de julio). Energía Eléctrica Mensual. Administración de Información de Energía de los Estados Unidos (EIA). https://www.eia.gov/electricity/monthly/epm_table_grapher.php?t=epmt_5_6_a

11 Rieter (2021). La creciente importancia del reciclaje en el proceso de hilado de fibra cortada. Suiza: Rieter Spinning

12 Casert, R. (30 de marzo de 2022). La UE propondrá nuevas reglas para disuadir a los consumidores de la moda rápida. PBS. https://www.pbs.org/newshour/world/eu-to-propose-new-rules-to-discourage-consumers-against-fast-fashion# :~:text=New%20rules%20proposed%20by%20the ,condiciones%20en%20la%20industria%20delaprenda.

13 IPCC (2022). Resumen para los formuladores de políticas. En: Cambio Climático 2022: Mitigación del Cambio Climático. Contribución del Grupo de Trabajo III al Sexto Informe de Evaluación del Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático. https://www.ipcc.ch/report/ar6/wg3/downloads/report/IPCC_AR6_WGIII_SPM.pdf

14 algodón incorporado. (2003). Introducción a la hilatura de extremo abierto – Cotton Incorporated. Recuperado el 5 de agosto de 2022 de https://www.cottoninc.com/wp-content/uploads/2017/12/TRI-1004-Introduction-to-Open-End-Spinning.pdf

15 Hehl, R. (2004). Rotona: Hilo de núcleo abierto, especialmente indicado para denim. 59-61.

16 Rieter (2015). Procesamiento de algodón crudo indio. Suiza: Rieter Spinning

17 ITMF (2008). Comparación internacional de costos de fabricación, hilado/tejido/punto, Suecia: Federación Internacional de Fabricantes Textiles.

18 ITMF (2010). Comparación internacional de costos de fabricación, hilado/tejido/punto, Suecia: Federación Internacional de Fabricantes Textiles

19 ITMF (2018). Comparación internacional de costos de fabricación, hilado/tejido/punto, Suecia: Federación Internacional de Fabricantes Textiles.

20 Kaplan, E. y Koç, E. (2010). Investigación del consumo de energía en la producción de hilo con especial referencia a la hilatura de rotor abierto. Fibras y Textiles en Europa del Este.

21 Kaplan, E. y Koç, E. (2007). Una investigación sobre el consumo de energía en la producción de hilo con especial referencia a la hilatura de anillos. Fibras y textiles en Europa del Este, (4 (63)), 18-24.

Nota del editor: Las siguientes personas contribuyeron a este artículo Brad Johnson, vicepresidente de fabricación de Cone Denim; Carole McFee, directora sénior de control de calidad y administración de productos de Jeanswear en Kontoor Brands; Cem Yalcin, vicepresidente, responsable de Ventas y Marketing de Saurer; Cheryl Smyre, directora de Materiales Avanzados de Parkdale Mills; Dhruv Agarwal, vicepresidente de Sostenibilidad, Innovación y Desarrollo de Kontoor Brands; Jacob Knego, desarrollador, Textile Research en Kontoor Brands; Jeff Frye, jefe de Sostenibilidad, Innovación, Desarrollo de Productos, Adquisiciones de Kontoor Brands; Jordan Brewster, gerente de Global Sustainability Engagement en Kontoor Brands; Lauren Fields, gerente sénior de datos e informes de sostenibilidad global de Kontoor Brands; Logan Fortenberry, pasante de sostenibilidad en Kontoor Brands; Matthew Hawthorne, consultor de Sostenibilidad de Quantis; Randy Fortenberry, exejecutivo de Cadena de Suministro; el Dr. Sarif Patwary, analista sénior de sostenibilidad de Kontoor Brands; Dr. Tai Mac, vicepresidente, director de Business Line Open-End Spinning en Saurer.

Además, el documento fue revisado por el Dr. Rong Yin, profesor asistente de Ingeniería Textil, Química y Ciencias, Wilson College of Textiles, Universidad Estatal de Carolina del Norte; y Larry Hubbard, director asociado, procesamiento e hilado de fibras, Cotton Incorporated.

enero/febrero 2023