Comparing PFAS concentrations in non-functional recycled and post-consumer textiles: Implications for a toxic-free circular economy

Abstract

Tilstedeværelse av per- og polyfluoralkylstoffer (PFAS) i tekstiler regnes som en hinder for å oppnå materialsykluser fri for miljøgifter under ønsket om å øke resirkuleringsraten for tektiler under EU’s handlingsplan for sirkulær økonomi, en del av EU’s Grønne Giv. PFAS er svært persistente, mobile og giftige stoffer som er mye brukt i tekstilproduksjon gjennom etterbehandlingsprosesser for å oppnå vann-, olje- og flekkavstøtende egenskaper i funksjonelle tekstiler. Slike funksjonelle tektiler er det ikke lett å resirkulere, så resirkuleringspotensialet ligger i ikke-funksjonelle tekstiler. En bekymring er imidlertid at PFAS også kan være tilstede i denne typen av tekstiler grunnet kontaminering fra prosesseringshjelpemidler der PFAS er tilsatt som brukes under tekstilproduksjon, eller av miljømessig eller menneskelig innblanding i bruksfasen. Nivåene av PFAS kan da akkumulere i resirkulerte tekstiler etter å ha gått gjennom mekanisk resurkulering som er vist for andre typer materialer. Denne studien anlyserte tekstiler fra to punkter i den sirkulære forsyningskjeden: avviste post-forbruker tekstiler samlet fra Fretex (n=30) of nyinnkjøpte tekstiler laget helt eller delvis av resirkulerte materialer (n=37) via målrettet PFAS-analyse ved bruk av ultra ytelse væske kromatografi kombinert med elektronsprayionisering og trippel kvadrupol massespektrometri. Det ble gjennomført en metodetest av to forskjellige protokoller for ekstraksjon av PFAS i faste prøver. Protokollen som brukte metanol som ekstraksjonsmiddel viste bedre ytelsesegenskaper med henhold til gjenoppretting og matriseeffekter, og ble brukt som prøveopparbeidelse til tekstilprøvene. Alle tekstilprøvene ble vasket med vann før ekstraksjonen tok plass, og 10 av disse vannprøvene ble også analysert via målrettet PFAS-analyse. 96% av tekstilprøvene hadde minst én PFAS-påvisning, og PFOS hadde høyest deteksjonsfrekvens blant alle prøvene. Konsentrasjoner av total PFAS for alle prøvene varierte fra 0.05 98.29 ng/g og 0.001 - 3.338 ng/cm^2. Median verdier av total PFAS for post-forbruker tekstiler (16.82 ng/g, 0.379 ng/cm^2) var høyere enn for resirkulerte tekstiler (3.32 ng/g, 0.181 ng/cm^2). Kortkjedede PFCAer bidro mest til sammensetningen av PFAS i resirkulerte tekstiler, mens langkjedede PFSAer bidro mest til sammensetningen av post-forbruker tekstiler. Syntetiske materialer inneholdt vesentlig høyere konsentrasjoner av kortkjedede PFCAer og “andre PFAS”, men en generell trend for alle PFASgrupper med henhold til materialtyper ble ikke observert. Alle vannprøvene hentet fra vaskingen av tekstilprøvene hadde påvisning av minst en PFAS, og diSAMPAP ble påvist i alle. 3 tekstilprøver overskred EU’s regulatoriske grenser for PFOS, men ingen prøver overskred grensene for PFOA.

The presence of per- and polyfluoroalkyl substances (PFAS) in textiles is considered an obstacle to achieving non-toxic material cycles in the desire of increasing recycling rates for textiles under the EU’s Circular Economy Action Plan, a part of EU’s Green Deal. PFAS are very persistent, mobile, and toxic substances that are heavily used in textile production through finishing processes to achieve water-, oil-, and, stain-repellence in functional textiles. These types of functional textiles are not conveniently recycled, so the recycling potential lies in non-functional textiles. A concern however is that PFAS still might be present in these types of textiles through contamination by processing aids used during textile manufacturing, or by environmental or human interference in the use-phase. PFAS levels could then accumulate in recycled textiles when subject to mechanical recycling which has been shown for other types of materials. This study analyzed textiles from two points of the circular supply chain: rejected post-consumer textiles collected from Fretex (n=30) and newly purchased textiles made fully or partly from recycled materials (n=37) by targeted PFAS analysis using Ultra Performance Liquid Chromatography coupled with Electrospray Ionisation and Triple Quadrouple Mass Spectrometry. A method test of two different protocols for the extraction of solid samples was executed. The protocol using methanol as extraction solvent showed better performance characteristics in regards to recoveries and matrix effects, and was used for the sample preparation of the textile samples. The samples were washed prior to extraction, and 10 samples of this water was also subject to targeted PFAS analysis. 96% of the textile samples had at least one detection of a target PFAS, and PFOS was the most detected target PFAS. Concentrations of total PFAS for all samples ranged from 0.05-98.29 ng/g and 0.001 - 3.338 ng/cm^2. Median total PFAS values for postconsumer textiles (16.82 ng/g, 0.379 ng/cm^2) were higher than for recycled textiles (3.32 ng/g, 0.181 ng/cm^2). Short-chain PFCAs had the highest contribution in the composition of PFAS in recycled textiles, whilst long-chain PFSAs contributed the most the composition of PFAS to post-consumer textiles. Synthetic materials contained substantially higher concentrations of short-chain PFCAs and “other PFAS”, but a general trend for all PFAS groups was not observed. All water samples obtained from washing of the textile samples had detections of at least one target PFAS, and diSAMPAP was detected in all. 3 samples exceeded the EU’s regulatory limits for PFOS, but no samples exceeded the limits for PFOA.