【新观察】探索废旧纺织品产业化循环利用路径

  年关将至，家住太原市玲珑琚小区的孙月梅老人在打扫卫生时又整理出一大包淘汰的旧衣服，投入了社区旧衣回收箱里。留之无用，弃之可惜。如今，衣柜中堆积如山的闲置旧衣物成了很多家庭的烦心事。

  衣食住行关乎民生大计。我国是全球第一纺织大国，纺织纤维加工总量占全球的50%以上。随着人均纤维消费量持续不断的增加，我国每年产生大量废旧纺织品，但循环利用总体效率偏低。当前，海量废旧纺织品主要是通过焚烧或掩埋方式处理，没有办法进行资源化利用，造成巨大资源浪费和二次环境污染。

  废旧纺织品循环利用是世界与中国实现低碳与可持续发展的重要组成。太原理工大学轻纺工程学院纺织系主任、副教授史晟带领的团队较早关注到这一问题。多年来，他们潜心深耕废旧纺织品产业化、高值化利用领域，围绕涤棉混纺织物大量存在且结构较为复杂难以回收利用的行业堵点、痛点，成功攻克环境友好条件下涤棉纤维分离关键技术，并持续探索废旧纺织品变废为宝的多元路径，让旧衣物焕发出了新生机。

  37岁的史晟来自左权县一个偏远山村，小时候过惯了“新三年，旧三年，缝缝补补又三年”的简朴生活。工作后一次回老家，他惊讶地发现村口竟然扔着一大堆旧衣服。“如此穷乡僻壤都有这么多废弃的旧衣物，解决废旧纺织品循环利用问题确实已经到了迫在眉睫的地步。”史晟2011年开始从事废旧纺织品循环利用研究，彼时他还在读硕士研究生，这次经历更让他增强了加快科学技术创新的紧迫感。

  我国是全球最大的纺织服装生产国和消费国。随人民生活水准不断提高，服装的作用已由御寒蔽体发展为时尚代名词，纺织品也由耐用品变成快消品，其更新换代愈加频繁，生命周期也慢慢变得短。我国每年纤维消费总量约3000万吨，2022年我国人均衣着消费1365元，人均纤维消耗量超过20公斤，达到中等收入发达国家水平。纺织服装慢慢的变成了增长最快的固体垃圾之一。据粗略估算，我国每年产生各类废旧纺织品超两千万吨，仅太原市城区一年就产生旧衣物5万吨。大量废旧纺织品被遗弃或闲置囤积，造成巨大的资源和环境压力。

  “大家都知道珍惜盘中餐。实际上，我们扔掉一件棉T恤和扔掉一碗米饭造成的资源浪费是没有区别的。棉花和粮食都是在土地上种出来，耳熟能详的化学纤维涤纶全部是从石油里合成的。”采访中，史晟为我们算了一笔账：我国平均一年生产纺织品需用棉700万吨，用电2100亿千瓦时，用水560亿立方米，用煤6867万吨，用石油7000万吨，纺织服装产业二氧化碳每年排放1.2亿吨。庞大的生产规模消耗了大量能源。与此同时，填埋或焚烧处理废旧纺织品，又严重污染土壤和空气，造成大量石化资源浪费。由于纺织品密度低，填埋1吨废旧纺织品需占面积3平方米—5平方米，焚烧1吨废旧纺织品就会产生3.2吨碳排放。而每利用1千克废旧纺织品，可降低3.6千克二氧化碳排放量，节约6000升水。

  记者采访中了解到，废旧纺织品实际包含废纺织品和旧纺织品两大部分。废纺织品是在纺纱、织造、印染、裁剪等生产工艺流程中产生的废丝、边角料等废料；旧纺织品主要指在使用环节被淘汰的服装、家用纺织品、产业用纺织品等旧物。由于废纺织品多为成分清晰的单一原料，分类回收后能够有效进入工业系统，已形成完备产业链条，可基本实现循环利用。但旧纺织品实现大批量资源化、高值化利用的难度很大。

  “旧衣物材质混杂，纤维多样，老化损伤所致程度各异，难以批量化分类。即使在同一件衣服里，往往也是由几种纤维混纺制成，既有丝麻棉毛等天然纤维，又有涤纶、氨纶等人造纤维。”史晟认为，旧衣物循环利用的关键，是把衣物中不一样的种类的纤维分离，再分别回收利用。现存技术对解决单一纤维的加工可提出较好方案，但对更为复杂的混纺织物难以处理。囿于技术和经济限制，旧纺织品循环再利用目前还没有成熟的标准和方法，回收、分拣和综合利用产业链也亟待完善。

  选定合适实验对象，是技术创新迈出第一步的关键。“我国废旧涤棉类织物每年产生量多达1500万吨，占所有废旧纺织品的65%左右。涤棉混纺织物结构与组分复杂，难分离、难降解、难提纯，治废产废高，被称为‘黑料’，几乎全部焚烧或掩埋。”通过前期工作积累，史晟带领团队最终选定纺织材料中占比最大的涤棉混纺织物作为研究对象，开启了艰难的科研攻关之路。

  2023年12月27日，记者走进太原理工大学纺织行业废旧涤棉纺织品清洁再生重点实验室。实验室里，多种规格玻璃器皿、均相反应器、混纺织物分离小样机等仪器一应俱全。试验台上整齐陈列着分离后涤纶织物、棉纤维素、棉基碳微球等实验用品和再生纱线、再生纺织品、废纺基吸声板、纤塑复合型材等再生产品。

  “涤与棉的物化性能迥异。要实现废旧涤棉混纺织物高值化利用，首先需将涤纶纤维与棉纤维高效分离，这也是打通废旧涤棉混纺织物循环利用技术路线的关键。”正带着研究生做实验的史晟讲述了曲折的研发过程。

  团队成员先将涤棉混纺织物放入由草酸和水配比制成的酸性水溶液，并使反应温度保持在130摄氏度。这种方法能让织物中的棉纤维变成粉末状的棉基纤维素，对涤纶纤维却没影响，从而使涤棉分离。然而一份草酸需要千倍的水来配比，如果批量处理旧衣物，必然导致用水量巨大和废污水处理问题。“治废不产废。要想真正解决废旧纺织品循环利用问题，就不能带来新的环境污染。”几经讨论，团队找来一台带有旋转系统的反应器，通过反应器转动让溶液浸湿织物，大幅度减少了用水量。

  “如果无法适应规模化的分解与生产，那么旧衣物循环利用仍是纸上谈兵。”为此，团队定制了一次能处理4千克左右织物的反应容器——混纺织物分离小样机，并将酸性水溶液置换成低共熔溶剂，在大幅度的降低反应温度的情况下，使棉纤维产生溶胀作用，可以被快速切割、分离。经过一系列实验探究和尝试，团队终于实现在常压条件下涤棉混纺织物的规模化高效分离，打通了涤棉混纺织物循环利用的关键堵点，为推动废旧纺织品高值化回收利用提供技术支持。

  “分离后的涤纶纤维和棉基纤维素均可通过进一步加工应用到其他领域中。涤纶纤维能重新纺织成纱线；棉基纤维素可用于造纸、涂料里的添加剂，经过碳化还可变成回收使用价值极高的碳材料——棉基碳微球。”史晟介绍，该技术荣获2022年联合国工业发展组织碳中和技术方案征集全球冠军和2023年中国纺织工业联合会技术发明二等奖。

  多年矢志创新取得丰硕成果。团队获得国家发明专利22项、实用新型专利2项，参与制定《废旧纺织品回收技术规范》《废旧纺织品再生利用技术规范》等国家标准3项。团队还与安徽省天助纺织科技集团股份有限公司合作建立安徽省废旧棉纺织品再生技术及综合利用工程研究中心和中试生产线，为实现大批量、产业化的废旧纺织品循环再利用奠定了基础。

  太原理工大学轻纺工程学院艺术织物实验室里，陈列着多幅以山西大院文化为主题的拼布艺术品，色彩鲜明，刻画精致。“这些拼布作品的主体都是以废旧纺织品为原料。”纺织科学与工程专业硕士研究生黄格，师从服装系副教授卢致文学习服装重组再设计。她介绍：“卢老师还带领我们对废旧纺织品进行裁剪、拼接、重塑等处理，将其改造设计并制作出风格新颖、款式独特的多系列时尚创意服装，并进行时装秀展示。通过旧衣改造和制作文创产品，赋予废旧纺织品新的生命，有效延长了织物使用周期。”

  “物尽其用、形而上之。”经过10余年探索研究，史晟提出废旧纺织品“美、纺、分、材”四位一体的多元循环利用方案。“尽管纤维分离是废旧混纺织物高值化利用的必然路径，但我们循环利用的总原则仍是：如果能用艺术改造方式，就不要用物理化学方式。如果能用物理开松等纺织方式制成再生纤维，就最好还是不要用降解分离、化学再生。”

  2022年，在中国纺织工业联合会产业部指导下，史晟团队联合安徽省天助纺织科技集团股份有限公司开展了“废旧酒店布草高值化利用”项目，即将进行规模化生产。项目将酒店废床品、废毛巾类布草分类并清洗消毒后，经过开松、梳棉、并条等纺织工艺，形成再生纱线，并利用再生纱线制作出非遗苗绣包、时尚再生购物袋、储物筐、沙发面料、地毯等产品。依托校企联合研发优势，他们还制定出《再生棉纱产品碳足迹核算方法》和《废旧纺织品回收利用企业碳排放核算与报告要求》两项团体标准。

  “废旧纺织品还可以变身为废纺基新材料。这些栅栏都是用废纺基新型纤塑复合型材制作的。”2023年12月27日，太原市南寒公园里冬雪皑皑，指着公园里一长排形似木质的栅栏，山西豫强物资有限公司总经理杨延龙和记者说，公司与史晟团队合作研发出废旧纺织品基新型纤塑复合型材，建设完成日产3吨板材的中试生产线条。生产出的型材具备优秀能力的力学性能和耐腐蚀和抗老化性能，已大范围的使用在制作公园栅栏、步道、小区垃圾暂存处和环卫工具凳等。

  2022年3月，国家发展改革委、商务部、工业与信息化部联合印发《关于快速推进废旧纺织品循环利用的实施建议》，明确到2025年，废旧纺织品循环利用率达到25%。到2030年，建成较为完善的废旧纺织品循环利用体系，高值化利用途径继续扩展，废旧纺织品循环利用率达到30%。

  “这是从国家层面首次出台废旧纺织品专门文件。”展望未来，史晟满怀憧憬：“废旧纺织品循环利用是建立健全绿色低碳循环发展经济体系的重要内容。如果循环利用率达至这一目标，将意味着一个新兴绿色产业的兴起，在产生巨大资源、环境和经济价值的同时，也提供了大量就业岗位。于我省高质量转型发展而言，这无疑是一座尚待开发的金山和富矿。”

  推动经济社会持续健康发展绿色化、低碳化是实现高水平发展的关键环节。党的二十大报告说明，加快发展方式绿色转型。实施全面节约战略，推进各类资源节约集约利用，加快构建废弃物循环利用体系。

  废旧纺织品循环利用是有效补充我国纺织工业原材料供应、缓解资源环境约束的重要措施，是建立健全绿色低碳循环发展经济体系的重要内容，对节约世界资源、减污降碳具备极其重大意义。近年来，国家格外的重视废旧纺织品循环利用工作，取得了积极进展。但废旧纺织品循环利用行业仍存在回收体系不够健全、关键技术较为薄弱、综合利用效率不高等问题。

  采访中，记者看到诸多有识之士为推动废旧纺织品循环利用工作付出努力、倾注心血，并深深为之振奋和感动，同时也清醒认识到：废旧纺织品循环利用还有大量基础科学问题亟待解决，攻克产业关键技术并实现转化应用还有非常长的路要走。

  科技创新是推动废旧纺织品循环利用高水平发展的技术保障。未来，尚须充分的发挥科技的引领和支撑作用，加快突破一批废旧纺织品纤维识别、高效分拣、混纺材料分离和再生利用重点技术及装备。鼓励企业与高等院校、专业科研机构等开展产学研合作，加快推进先进适用技术装备研发和产业化应用，有效实现废旧纺织品规模化、高值化循环利用，助力山西高质量转型发展和我国循环经济发展。