年關(guān)將至，很多人在打掃衛(wèi)生時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。我國是全球第一紡織大國，紡織纖維加工總量占全球的50%以上。隨著人均纖維消費量不斷增加，我國每年產(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焚燒或掩埋方式處理，無法進(jìn)行資源化利用，造成巨大資源浪費和二次環(huán)境污染。
廢舊紡織品循環(huán)利用是世界與中國實現(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)隊較早關(guān)注到這一問題。多年來，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、痛點，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)堵點痛點待解
37歲的史晟來自左權(quán)縣一個偏遠(yuǎn)山村，小時候過慣了“新三年，舊三年，縫縫補(bǔ)補(bǔ)又三年”的簡樸生活。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)利用問題確實已經(jīng)到了迫在眉睫的地步。”史晟2011年開始從事廢舊紡織品循環(huán)利用研究，彼時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。
我國是全球最大的紡織服裝生產(chǎn)國和消費國。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，生命周期也越來越短。我國每年纖維消費總量約3000萬噸，2022年我國人均衣著消費1365元，人均纖維消耗量超過20公斤，達(dá)到中等收入發(fā)達(dá)國家水平。紡織服裝已經(jīng)成為增長最快的固體垃圾之一。據(jù)粗略估算，我國每年產(chǎn)生各類廢舊紡織品超兩千萬噸，僅太原市城區(qū)一年就產(chǎn)生舊衣物5萬噸。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。
“大家都知道珍惜盤中餐。實際上，我們?nèi)拥粢患轙恤和扔掉一碗米飯造成的資源浪費是沒有區(qū)別的。棉花和糧食都是在土地上種出來，耳熟能詳?shù)幕瘜W(xué)纖維滌綸全部是從石油里合成的。”采訪中，史晟為我們算了一筆賬：我國平均一年生產(chǎn)紡織品需用棉700萬噸，用電2100億千瓦時，用水560億立方米，用煤6867萬噸，用石油7000萬噸，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，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。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。
廢舊紡織品實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，可基本實現(xiàn)循環(huán)利用。但舊紡織品實現(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。”史晟認(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。現(xiàn)有技術(shù)對解決單一纖維的加工可提出較好方案，但對更加復(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) 推動廢紡高值化利用
選定合適實驗對象，是技術(shù)創(chuàng)新邁出第一步的關(guān)鍵所在。“我國廢舊滌棉類織物每年產(chǎn)生量多達(dá)1500萬噸，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。”通過前期工作積累，史晟帶領(lǐng)團(tuán)隊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象，開啟了艱難的科研攻關(guān)之路。
“滌與棉的物化性能迥異。要實現(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。”正帶著研究生做實驗的史晟講述了曲折的研發(fā)過程。
團(tuán)隊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，對滌綸纖維卻沒有影響，從而使滌棉分離。然而一份草酸需要千倍的水來配比，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題。“治廢不產(chǎn)廢。要想真正解決廢舊紡織品循環(huán)利用問題，就不能帶來新的環(huán)境污染。”幾經(jīng)討論，團(tuán)隊找來一臺帶有旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的反應(yīng)器，通過反應(yīng)器轉(zhuǎn)動讓溶液浸濕織物，大幅減少了用水量。
“如果無法適應(yīng)規(guī)模化的分解與生產(chǎn)，那么舊衣物循環(huán)利用仍是紙上談兵。”為此，團(tuán)隊定制了一次能處理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)過一系列實驗探究和嘗試，團(tuán)隊終于實現(xiàn)在常壓條件下滌棉混紡織物的規(guī)模化高效分離，打通了滌棉混紡織物循環(huán)利用的關(guān)鍵堵點，為推動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)過碳化還可變成回收利用價值極高的碳材料——棉基碳微球。”史晟介紹，該技術(shù)榮獲2022年聯(lián)合國工業(yè)發(fā)展組織碳中和技術(shù)方案征集全球冠軍和2023年中國紡織工業(yè)聯(lián)合會技術(shù)發(fā)明二等獎。
多年矢志創(chuàng)新取得豐碩成果。團(tuán)隊獲得國家發(fā)明專利22項、實用新型專利2項，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》等國家標(biāo)準(zhǔn)3項。團(tuán)隊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
“物盡其用、形而上之。”經(jīng)過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。“盡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，在中國紡織工業(yè)聯(lián)合會產(chǎn)業(yè)部指導(dǎo)下，史晟團(tuán)隊聯(lián)合安徽省天助紡織科技集團(tuán)股份有限公司開展了“廢舊酒店布草高值化利用”項目，即將進(jìn)行規(guī)模化生產(chǎn)。項目將酒店廢床品、廢毛巾類布草分類并清洗消毒后，經(jīng)過開松、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、時尚再生購物袋、儲物筐、沙發(fā)面料、地毯等產(chǎn)品。依托校企聯(lián)合研發(fā)優(yōu)勢，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)碳排放核算與報告要求》兩項團(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。”2023年12月27日，太原市南寒公園里冬雪皚皚，指著公園里一長排形似木質(zhì)的柵欄，山西豫強(qiáng)物資有限公司總經(jīng)理楊延龍告訴記者，公司與史晟團(tuán)隊合作研發(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)利用的實施意見》，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%。
“這是從國家層面首次出臺廢舊紡織品專門文件。”展望未來，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)價值的同時，也提供了大量就業(yè)崗位。于我省高質(zhì)量轉(zhuǎn)型發(fā)展而言，這無疑是一座尚待開發(fā)的金山和富礦。”
推動經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展綠色化、低碳化是實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。黨的二十大報告指出，加快發(fā)展方式綠色轉(zhuǎn)型。實施全面節(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，對節(jié)約資源、減污降碳具有重要意義。近年來，國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題。
采訪中，記者看到諸多有識之士為推動廢舊紡織品循環(huán)利用工作付出努力、傾注心血，并深深為之振奮和感動，同時也清醒認(rèn)識到：廢舊紡織品循環(huán)利用還有大量基礎(chǔ)科學(xué)問題亟待解決，攻克產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)并實現(xiàn)轉(zhuǎn)化應(yīng)用還有很長的路要走。
科技創(chuàng)新是推動廢舊紡織品循環(huán)利用高質(zhì)量發(fā)展的技術(shù)保障。未來，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別、高效分揀、混紡材料分離和再生利用重點技術(shù)及裝備。鼓勵企業(yè)與高等院校、專業(yè)科研機(jī)構(gòu)等開展產(chǎn)學(xué)研合作，加快推動先進(jìn)適用技術(shù)裝備研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，有效實現(xiàn)廢舊紡織品規(guī)模化、高值化循環(huán)利用，助力山西高質(zhì)量轉(zhuǎn)型發(fā)展和我國循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。
