史晟（左一）和研究生們正在觀察滌棉分離效果。記者鄔帥莉攝
圖為混紡織物分離小樣機(jī)。記者鄔帥莉攝
年關(guān)將至，家住太原市玲瓏琚小區(qū)的孫月梅老人在打掃衛(wèi)生時(shí)又整理出一大包淘汰的舊衣服，投入了社區(qū)舊衣回收箱里。留之無(wú)用，棄之可惜。如今，衣柜中堆積如山的閑置舊衣物成了很多家庭的煩心事。
衣食住行關(guān)乎民生大計(jì)。我國(guó)是全球第一紡織大國(guó)，紡織纖維加工總量占全球的50%以上。隨著人均纖維消費(fèi)量不斷增加，我國(guó)每年產(chǎn)生大量廢舊紡織品，但循環(huán)利用總體效率偏低。當(dāng)前，海量廢舊紡織品主要通過(guò)焚燒或掩埋方式處理，無(wú)法進(jìn)行資源化利用，造成巨大資源浪費(fèi)和二次環(huán)境污染。
廢舊紡織品循環(huán)利用是世界與中國(guó)實(shí)現(xiàn)低碳與可持續(xù)發(fā)展的重要組成。太原理工大學(xué)輕紡工程學(xué)院紡織系主任、副教授史晟帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)較早關(guān)注到這一問(wèn)題。多年來(lái)，他們潛心深耕廢舊紡織品產(chǎn)業(yè)化、高值化利用領(lǐng)域，圍繞滌棉混紡織物大量存在且結(jié)構(gòu)復(fù)雜難以回收利用的行業(yè)堵點(diǎn)、痛點(diǎn)，成功攻克環(huán)境友好條件下滌棉纖維分離關(guān)鍵技術(shù)，并持續(xù)探索廢舊紡織品變廢為寶的多元路徑，讓舊衣物煥發(fā)出了新生機(jī)。
循環(huán)利用刻不容緩 行業(yè)堵點(diǎn)痛點(diǎn)待解
37歲的史晟來(lái)自左權(quán)縣一個(gè)偏遠(yuǎn)山村，小時(shí)候過(guò)慣了“新三年，舊三年，縫縫補(bǔ)補(bǔ)又三年”的簡(jiǎn)樸生活。工作后一次回老家，他驚訝地發(fā)現(xiàn)村口竟然扔著一大堆舊衣服。“如此窮鄉(xiāng)僻壤都有這么多廢棄的舊衣物，解決廢舊紡織品循環(huán)利用問(wèn)題確實(shí)已經(jīng)到了迫在眉睫的地步?！笔逢?011年開(kāi)始從事廢舊紡織品循環(huán)利用研究，彼時(shí)他還在讀碩士研究生，這次經(jīng)歷更讓他增強(qiáng)了加快科技創(chuàng)新的緊迫感。
我國(guó)是全球最大的紡織服裝生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)。隨著人民生活水平不斷提高，服裝的作用已由御寒蔽體發(fā)展為時(shí)尚代名詞，紡織品也由耐用品變成快消品，其更新?lián)Q代愈加頻繁，生命周期也越來(lái)越短。我國(guó)每年纖維消費(fèi)總量約3000萬(wàn)噸，2022年我國(guó)人均衣著消費(fèi)1365元，人均纖維消耗量超過(guò)20公斤，達(dá)到中等收入發(fā)達(dá)國(guó)家水平。紡織服裝已經(jīng)成為增長(zhǎng)最快的固體垃圾之一。據(jù)粗略估算，我國(guó)每年產(chǎn)生各類廢舊紡織品超兩千萬(wàn)噸，僅太原市城區(qū)一年就產(chǎn)生舊衣物5萬(wàn)噸。大量廢舊紡織品被遺棄或閑置囤積，造成巨大的資源和環(huán)境壓力。
“大家都知道珍惜盤(pán)中餐。實(shí)際上，我們?nèi)拥粢患轙恤和扔掉一碗米飯?jiān)斐傻馁Y源浪費(fèi)是沒(méi)有區(qū)別的。棉花和糧食都是在土地上種出來(lái)，耳熟能詳?shù)幕瘜W(xué)纖維滌綸全部是從石油里合成的?！辈稍L中，史晟為我們算了一筆賬：我國(guó)平均一年生產(chǎn)紡織品需用棉700萬(wàn)噸，用電2100億千瓦時(shí)，用水560億立方米，用煤6867萬(wàn)噸，用石油7000萬(wàn)噸，紡織服裝產(chǎn)業(yè)二氧化碳每年排放1.2億噸。龐大的生產(chǎn)規(guī)模消耗了大量能源。與此同時(shí)，填埋或焚燒處理廢舊紡織品，又嚴(yán)重污染土壤和空氣，造成大量石化資源浪費(fèi)。由于紡織品密度低，填埋1噸廢舊紡織品需占面積3平方米—5平方米，焚燒1噸廢舊紡織品就會(huì)產(chǎn)生3.2噸碳排放。而每利用1千克廢舊紡織品，可降低3.6千克二氧化碳排放量，節(jié)約6000升水。
記者采訪中了解到，廢舊紡織品實(shí)際包含廢紡織品和舊紡織品兩大部分。廢紡織品是在紡紗、織造、印染、裁剪等生產(chǎn)加工過(guò)程中產(chǎn)生的廢絲、邊角料等廢料；舊紡織品主要指在使用環(huán)節(jié)被淘汰的服裝、家用紡織品、產(chǎn)業(yè)用紡織品等舊物。由于廢紡織品多為成分清晰的單一原料，分類回收后能夠有效進(jìn)入工業(yè)系統(tǒng)，已形成完備產(chǎn)業(yè)鏈條，可基本實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用。但舊紡織品實(shí)現(xiàn)大批量資源化、高值化利用的難度很大。
“舊衣物材質(zhì)混雜，纖維多樣，老化損傷程度各異，難以批量化分類。即使在同一件衣服里，往往也是由幾種纖維混紡制成，既有絲麻棉毛等天然纖維，又有滌綸、氨綸等人造纖維?！笔逢烧J(rèn)為，舊衣物循環(huán)利用的關(guān)鍵，是把衣物中不同種類的纖維分離，再分別回收利用?，F(xiàn)有技術(shù)對(duì)解決單一纖維的加工可提出較好方案，但對(duì)更加復(fù)雜的混紡織物難以處理。囿于技術(shù)和經(jīng)濟(jì)限制，舊紡織品循環(huán)再利用目前還沒(méi)有成熟的標(biāo)準(zhǔn)和方法，回收、分揀和綜合利用產(chǎn)業(yè)鏈也亟待完善。
攻克滌棉分離技術(shù) 推動(dòng)廢紡高值化利用
選定合適實(shí)驗(yàn)對(duì)象，是技術(shù)創(chuàng)新邁出第一步的關(guān)鍵所在?！拔覈?guó)廢舊滌棉類織物每年產(chǎn)生量多達(dá)1500萬(wàn)噸，占所有廢舊紡織品的65%左右。滌棉混紡織物結(jié)構(gòu)與組分復(fù)雜，難分離、難降解、難提純，治廢產(chǎn)廢高，被稱為‘黑料’，幾乎全部焚燒或掩埋?！蓖ㄟ^(guò)前期工作積累，史晟帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)最終選定紡織材料中占比最大的滌棉混紡織物作為研究對(duì)象，開(kāi)啟了艱難的科研攻關(guān)之路。
2023年12月27日，記者走進(jìn)太原理工大學(xué)紡織行業(yè)廢舊滌棉紡織品清潔再生重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。實(shí)驗(yàn)室里，多種規(guī)格玻璃器皿、均相反應(yīng)器、混紡織物分離小樣機(jī)等儀器一應(yīng)俱全。試驗(yàn)臺(tái)上整齊陳列著分離后滌綸織物、棉纖維素、棉基碳微球等實(shí)驗(yàn)用品和再生紗線、再生紡織品、廢紡基吸聲板、纖塑復(fù)合型材等再生產(chǎn)品。
“滌與棉的物化性能迥異。要實(shí)現(xiàn)廢舊滌棉混紡織物高值化利用，首先需將滌綸纖維與棉纖維高效分離，這也是打通廢舊滌棉混紡織物循環(huán)利用技術(shù)路線的關(guān)鍵。”正帶著研究生做實(shí)驗(yàn)的史晟講述了曲折的研發(fā)過(guò)程。
團(tuán)隊(duì)成員先將滌棉混紡織物放入由草酸和水配比制成的酸性水溶液，并使反應(yīng)溫度保持在130攝氏度。這種方法能讓織物中的棉纖維變成粉末狀的棉基纖維素，對(duì)滌綸纖維卻沒(méi)有影響，從而使滌棉分離。然而一份草酸需要千倍的水來(lái)配比，如果批量處理舊衣物，必然導(dǎo)致用水量巨大和廢水處理問(wèn)題?！爸螐U不產(chǎn)廢。要想真正解決廢舊紡織品循環(huán)利用問(wèn)題，就不能帶來(lái)新的環(huán)境污染?！睅捉?jīng)討論，團(tuán)隊(duì)找來(lái)一臺(tái)帶有旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的反應(yīng)器，通過(guò)反應(yīng)器轉(zhuǎn)動(dòng)讓溶液浸濕織物，大幅減少了用水量。
“如果無(wú)法適應(yīng)規(guī)?；姆纸馀c生產(chǎn)，那么舊衣物循環(huán)利用仍是紙上談兵?！睘榇耍瑘F(tuán)隊(duì)定制了一次能處理4千克左右織物的反應(yīng)容器——混紡織物分離小樣機(jī)，并將酸性水溶液置換成低共熔溶劑，在大大降低反應(yīng)溫度的情況下，使棉纖維產(chǎn)生溶脹作用，可以被快速切割、分離。經(jīng)過(guò)一系列實(shí)驗(yàn)探究和嘗試，團(tuán)隊(duì)終于實(shí)現(xiàn)在常壓條件下滌棉混紡織物的規(guī)?；咝Х蛛x，打通了滌棉混紡織物循環(huán)利用的關(guān)鍵堵點(diǎn)，為推動(dòng)廢舊紡織品高值化回收利用提供技術(shù)支持。
“分離后的滌綸纖維和棉基纖維素均可通過(guò)進(jìn)一步加工應(yīng)用到其他領(lǐng)域中。滌綸纖維可以重新紡織成紗線；棉基纖維素可用于造紙、涂料里的添加劑，經(jīng)過(guò)碳化還可變成回收利用價(jià)值極高的碳材料——棉基碳微球?！笔逢山榻B，該技術(shù)榮獲2022年聯(lián)合國(guó)工業(yè)發(fā)展組織碳中和技術(shù)方案征集全球冠軍和2023年中國(guó)紡織工業(yè)聯(lián)合會(huì)技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)。
多年矢志創(chuàng)新取得豐碩成果。團(tuán)隊(duì)獲得國(guó)家發(fā)明專利22項(xiàng)、實(shí)用新型專利2項(xiàng)，參與制定《廢舊紡織品回收技術(shù)規(guī)范》《廢舊紡織品再生利用技術(shù)規(guī)范》等國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)3項(xiàng)。團(tuán)隊(duì)還與安徽省天助紡織科技集團(tuán)股份有限公司合作建立安徽省廢舊棉紡織品再生技術(shù)及綜合利用工程研究中心和中試生產(chǎn)線，為實(shí)現(xiàn)大批量、產(chǎn)業(yè)化的廢舊紡織品循環(huán)再利用奠定了基礎(chǔ)。
探索多元利用路徑 綠色產(chǎn)業(yè)大有可為
太原理工大學(xué)輕紡工程學(xué)院藝術(shù)織物實(shí)驗(yàn)室里，陳列著多幅以山西大院文化為主題的拼布藝術(shù)品，色彩鮮明，刻畫(huà)精致?！斑@些拼布作品的主體都是以廢舊紡織品為原料?！奔徔椏茖W(xué)與工程專業(yè)碩士研究生黃格，師從服裝系副教授盧致文學(xué)習(xí)服裝重組再設(shè)計(jì)。她介紹：“盧老師還帶領(lǐng)我們對(duì)廢舊紡織品進(jìn)行裁剪、拼接、重塑等處理，將其改造設(shè)計(jì)并制作出風(fēng)格新穎、款式獨(dú)特的多系列時(shí)尚創(chuàng)意服裝，并進(jìn)行時(shí)裝秀展示。通過(guò)舊衣改造和制作文創(chuàng)產(chǎn)品，賦予廢舊紡織品新的生命，有效延長(zhǎng)了織物使用周期?！?o:p>
“物盡其用、形而上之?！苯?jīng)過(guò)10余年探索研究，史晟提出廢舊紡織品“美、紡、分、材”四位一體的多元循環(huán)利用方案?！氨M管纖維分離是廢舊混紡織物高值化利用的必然路徑，但我們循環(huán)利用的總原則仍是：如果能用藝術(shù)改造方式，就不要用物理化學(xué)方式。如果能用物理開(kāi)松等紡織方式制成再生纖維，就盡量不要用降解分離、化學(xué)再生。”
2022年，在中國(guó)紡織工業(yè)聯(lián)合會(huì)產(chǎn)業(yè)部指導(dǎo)下，史晟團(tuán)隊(duì)聯(lián)合安徽省天助紡織科技集團(tuán)股份有限公司開(kāi)展了“廢舊酒店布草高值化利用”項(xiàng)目，即將進(jìn)行規(guī)?；a(chǎn)。項(xiàng)目將酒店廢床品、廢毛巾類布草分類并清洗消毒后，經(jīng)過(guò)開(kāi)松、梳棉、并條等紡織工藝，形成再生紗線，并利用再生紗線制作出非遺苗繡包、時(shí)尚再生購(gòu)物袋、儲(chǔ)物筐、沙發(fā)面料、地毯等產(chǎn)品。依托校企聯(lián)合研發(fā)優(yōu)勢(shì)，他們還制定出《再生棉紗產(chǎn)品碳足跡核算方法》和《廢舊紡織品回收利用企業(yè)碳排放核算與報(bào)告要求》兩項(xiàng)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)。
“廢舊紡織品還可以變身為廢紡基新材料。這些柵欄都是用廢紡基新型纖塑復(fù)合型材制作的?！?023年12月27日，太原市南寒公園里冬雪皚皚，指著公園里一長(zhǎng)排形似木質(zhì)的柵欄，山西豫強(qiáng)物資有限公司總經(jīng)理?xiàng)钛育埜嬖V記者，公司與史晟團(tuán)隊(duì)合作研發(fā)出廢舊紡織品基新型纖塑復(fù)合型材，建設(shè)完成日產(chǎn)3噸板材的中試生產(chǎn)線1條。生產(chǎn)出的型材具有優(yōu)異的力學(xué)性能和耐腐蝕性能，已廣泛用于制作公園柵欄、步道、小區(qū)垃圾暫存處和環(huán)衛(wèi)工具凳等。
2022年3月，國(guó)家發(fā)展改革委、商務(wù)部、工業(yè)和信息化部聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于加快推進(jìn)廢舊紡織品循環(huán)利用的實(shí)施意見(jiàn)》，明確到2025年，廢舊紡織品循環(huán)利用率達(dá)到25%。到2030年，建成較為完善的廢舊紡織品循環(huán)利用體系，高值化利用途徑不斷擴(kuò)展，廢舊紡織品循環(huán)利用率達(dá)到30%。
“這是從國(guó)家層面首次出臺(tái)廢舊紡織品專門(mén)文件?！闭雇磥?lái)，史晟滿懷憧憬：“廢舊紡織品循環(huán)利用是建立健全綠色低碳循環(huán)發(fā)展經(jīng)濟(jì)體系的重要內(nèi)容。如果循環(huán)利用率達(dá)至這一目標(biāo)，將意味著一個(gè)新興綠色產(chǎn)業(yè)的興起，在產(chǎn)生巨大資源、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)價(jià)值的同時(shí)，也提供了大量就業(yè)崗位。于山西省高質(zhì)量轉(zhuǎn)型發(fā)展而言，這無(wú)疑是一座尚待開(kāi)發(fā)的金山和富礦。”
記者手記
推動(dòng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展綠色化、低碳化是實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。黨的二十大報(bào)告指出，加快發(fā)展方式綠色轉(zhuǎn)型。實(shí)施全面節(jié)約戰(zhàn)略，推進(jìn)各類資源節(jié)約集約利用，加快構(gòu)建廢棄物循環(huán)利用體系。
廢舊紡織品循環(huán)利用是有效補(bǔ)充我國(guó)紡織工業(yè)原材料供應(yīng)、緩解資源環(huán)境約束的重要措施，是建立健全綠色低碳循環(huán)發(fā)展經(jīng)濟(jì)體系的重要內(nèi)容，對(duì)節(jié)約資源、減污降碳具有重要意義。近年來(lái)，國(guó)家高度重視廢舊紡織品循環(huán)利用工作，取得了積極進(jìn)展。但廢舊紡織品循環(huán)利用行業(yè)仍存在回收體系不夠健全、關(guān)鍵技術(shù)較為薄弱、綜合利用效率不高等問(wèn)題。
采訪中，記者看到諸多有識(shí)之士為推動(dòng)廢舊紡織品循環(huán)利用工作付出努力、傾注心血，并深深為之振奮和感動(dòng)，同時(shí)也清醒認(rèn)識(shí)到：廢舊紡織品循環(huán)利用還有大量基礎(chǔ)科學(xué)問(wèn)題亟待解決，攻克產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)并實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化應(yīng)用還有很長(zhǎng)的路要走。
科技創(chuàng)新是推動(dòng)廢舊紡織品循環(huán)利用高質(zhì)量發(fā)展的技術(shù)保障。未來(lái)，尚須充分發(fā)揮科技的引領(lǐng)和支撐作用，加快突破一批廢舊紡織品纖維識(shí)別、高效分揀、混紡材料分離和再生利用重點(diǎn)技術(shù)及裝備。鼓勵(lì)企業(yè)與高等院校、專業(yè)科研機(jī)構(gòu)等開(kāi)展產(chǎn)學(xué)研合作，加快推動(dòng)先進(jìn)適用技術(shù)裝備研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，有效實(shí)現(xiàn)廢舊紡織品規(guī)?；?、高值化循環(huán)利用，助力山西高質(zhì)量轉(zhuǎn)型發(fā)展和我國(guó)循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。
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