Life Cycle Assessment of post-consumer polyester textile waste recycling by alkaline hydrolysis

The textile industry is a significant contributor to global resource depletion and environmental pollution, particularly through the extensive use of polyethylene terephthalate (PET). As increasing amounts of post-consumer PET textiles enter waste streams, finding effective recycling solutions becomes paramount. This thesis investigates the environmental impacts of an alkaline hydrolysis recycling method, known as “RevolPET,” by comparing it to conventional incineration. The primary objective is to assess whether the RevolPET process can meaningfully reduce environmental burdens relative to energy recovery via incineration. The Life Cycle Assessment (LCA) methodology, consistent with ISO 14040 and ISO 14044 standards, was applied. The Environmental Footprint (EF) 3.1 method was used to evaluate multiple impact categories. Data were drawn from laboratory-scale studies of RevolPET and supplemented by process modeling and literature-derived assumptions. Key findings indicate that alkaline hydrolysis enables recovery of monomers—terephthalic acid and ethylene glycol—which can be repolymerized into new PET fibers. Avoiding the production of virgin monomers results in net environmental benefits across almost all impact categories. Compared to energy recovery via incineration, RevolPET generally demonstrates lower impacts in climate change, fossil resource use, and ozone depletion. However, notable drawbacks include high water consumption, primarily due to water-intensive dissolution, depolymerization processes. Additionally, energy-intensive reaction steps pose environmental trade-offs related to fossil energy dependence. In conclusion, alkaline hydrolysis of PET textiles via RevolPET shows significant potential for reducing environmental impacts and enhancing circularity in the textile sector. Nevertheless, further research into large-scale implementation, water usage optimization, renewable energy integration is recommended to fully realize the technology’s sustainability potential.

L'industria tessile è un importante contributore all'esaurimento delle risorse globali e all'inquinamento ambientale, in particolare a causa dell'uso estensivo del polietilene tereftalato (PET). Con l'aumento delle quantità di tessili in PET post-consumo che entrano nei flussi di rifiuti, diventa fondamentale trovare soluzioni di riciclo efficaci. Questa tesi analizza gli impatti ambientali di un metodo di riciclo tramite idrolisi alcalina, noto come "RevolPET", confrontandolo con l’incenerimento convenzionale. L'obiettivo principale è valutare se il processo RevolPET possa ridurre significativamente il carico ambientale rispetto al recupero energetico tramite incenerimento. È stata applicata la metodologia di Life Cycle Assessment (LCA), in conformità con le norme ISO 14040 e ISO 14044. Il metodo Environmental Footprint (EF) 3.1 è stato utilizzato per valutare diverse categorie di impatto. I dati sono stati ottenuti da studi in scala di laboratorio su RevolPET, integrati da modelli di processo e assunzioni derivate dalla letteratura. I principali risultati indicano che l'idrolisi alcalina consente il recupero dei monomeri—acido tereftalico e glicole etilenico—che possono essere ripolimerizzati per ottenere nuove fibre in PET. L’evitare la produzione di monomeri vergini comporta benefici ambientali netti in quasi tutte le categorie di impatto. Rispetto al recupero energetico tramite incenerimento, RevolPET dimostra generalmente impatti inferiori in termini di cambiamento climatico, utilizzo di risorse fossili e riduzione dell'ozono. Tuttavia, tra gli svantaggi si evidenzia l'elevato consumo idrico, principalmente dovuto ai processi di dissoluzione e depolimerizzazione ad alta intensità d'acqua. Inoltre, le fasi di reazione ad alto consumo energetico comportano compromessi ambientali legati alla dipendenza dall'energia fossile. In conclusione, l'idrolisi alcalina dei tessili in PET tramite RevolPET mostra un notevole potenziale per ridurre gli impatti ambientali e favorire la circolarità nel settore tessile. Tuttavia, per realizzare appieno il potenziale di sostenibilità della tecnologia, si raccomandano ulteriori ricerche sull'implementazione su larga scala, sull'ottimizzazione dell’uso dell'acqua e sull'integrazione di energie rinnovabili.