循环经济发展战略下挑战浅析

循环经济策略以成本效益为核心，旨在减少商业模式的价值损失，根据测算，这种策略所产生的边际减排成本低于其他脱碳方案。艾伦·麦克阿瑟基金会（EllenMacArthurFoundation）最近的一份报告指出：“到2050年，循环经济策略可使全球关键工业原材料的二氧化碳排放减少40%或37亿吨。”为兼顾经济和社会效益，发展循环经济要经过科学系统全局性规划，既需要产业政策的引导支持，也需要机制约束，例如绿色公共采购、可持续设计要求、生产者责任延伸、相关标签和标准建设等。一方面通过生产者责任延伸制度、可持续设计要求等推动纺织产品从源头开始施行设计与生产优化，以减少原生材料尤其是不可再生材料的使用，并使产品更易于重复使用和再生利用；另一方面加强使用后产品的收集、分选与再生利用能力，重点提升再生材料的高质化、高值化利用水平。科技产生价值，创新技术开发应用意味着新的商业机会。以下就纺织品回收再利用的相关技术进展及潜在商业机会进行简要介绍。

1纺织品回收再利用技术进展

目前，纺织品回收再利用技术主要集中于机械回收、热回收法以及化学回收法3类。

1.1机械回收

机械回收的主要优点是它几乎可以处理任何纺织废料（不限材料和结构）。与化学回收法相比，它对投资、空间、技术人员等要求较低，且其加工过程使用的资源较少。在机械回收过程中，纤维的原始特性仍然存在，但存在于纺织产品（包括生产和产品使用）中的化学物质（包括有害物质），如添加剂、染料、整理剂等，不能在机械回收过程中去除。机械回收的产出物主要有可纺纤维、绒毛、填充材料和灰尘。较长的可纺纤维可以重新纺成纱线，但聚酰胺纤维几乎不采用机械回收法。回收后的纤维质量取决于待回收产品的质量，但一般低于原生纤维的质量。机械回收的棉纤维可以部分替代原生棉纤维，但需要与原生材料混合使用才能加工成质量可接受的纱线。其他输出材料（绒毛、填充材料等）的质量低于可纺纤维部分，可用于低端非织布或作为复合材料的增强材料，或通过燃烧进行能量回收。

1.2热回收

热回收法旨在回收聚合物或低分子量结构单元，包括热机械回收和热化学回收，两者存在区别。

1.2.1热机械回收。热机械回收是一种回收热塑性纺织品的技术，如聚酯、聚酰胺、聚丙烯等，将它们熔融加工再造粒或加工成新纤维。该过程是一种成本效益、效率较高的常规工艺，因此很容易实施。但需要添加原生材料混合使用，并且最终纤维中只能存在较少含量的回收材料。纤维纺丝是一个非常精细的过程，即使存在少量不相容的聚合物也会导致加工问题并降低输出纤维的性能。目前有研究将增容剂用于纺织品热机械回收，以提升聚合物共混物的相容性。颜料、印花墨水、洗涤残留物、阻燃剂、涂层等的存在也会影响纺丝过程并导致丝条质量严重下降。因此，为了避免不规则和不需要的颜色，进入回收流程前纺织品应该进行颜色分类。再生后的纤维可根据质量和性能进行后续加工和应用。但有一点无法避免，聚合物/纤维的性能在每次循环后都会进一步恶化。1.2.2热化学回收。热化学回收是一种利用聚合物的部分氧化反应产生低摩尔质量组分或通过加热将聚合物降解为单体的过程，这是一项相对成熟的技术。该技术可得到纯净、未受污染的原料，生产的纺织品相对而言更易符合环保法规的要求。这种技术由于需要高温，热化学循环的能量需求非常高。加上所需的分离和纯化步骤，整个流程与机械和热机械回收法相比，其实际环境影响预计会更大。

1.3化学回收

化学回收是一种使用化学溶解或化学反应的过程，用于聚合物回收（包括分解用过的纤维、提取聚合物并将其重新纺丝以进行重新应用）或单体回收（用于将聚合物纺织材料分解为单体，并为新用途重新生产聚合物纤维）。这种回收技术有多种可能性，目前重点关注以下3种废旧纺织原料的回收技术。1.3.1通过制浆工艺对棉纤维进行回收再利用纤维素浆粕可以通过不同类型的制浆工艺获得：硫酸盐、亚硫酸盐和无硫工艺。该工艺可以回收不同来源（如木材、棉花、粘胶纤维、纸板等）的纤维素，但由于其化学结构和黏度不同，从业者普遍认为来源不同的原料需要调整制浆工艺或进行预处理。大多数工艺处理棉含量较低的材料在技术上可行，但经济性不佳。因为棉纤维含量越高，制浆过程所需的化学品就越少。一些技术可将PET从混纺物中分离出来，但由于需要进行额外的分离和纯化步骤，从经济角度来说不具吸引力。纤维素浆粕可用作粘胶或莱赛尔纤维的原料，与木浆混合后再用常规再生纤维素纤维纺丝工艺进行加工。据报道，目前再生浆粕已经可以替换高达40%～50%的木浆。1.3.2PA6和PET解聚工艺。PA6和PET的单体回收法实际上是一个解聚过程。两种材料通过不同的技术在各种反应条件下（温度、压力、时间、催化剂等）进行解聚。首先溶解聚合物，所用溶剂通常是水（即水解法）、醇（即甲醇分解法）或乙二醇。在实践中，PA6通常通过水解解聚；而PET以上3种反应机制均可用。除此之外，还出现了一种酶解聚反应法，该技术被认为是一种生化回收过程。这种工艺允许回收所有形式的PET（包括塑料和纤维），PET与其他材料的混合物亦可，因为酶对PET具有选择性。合成纤维的化学回收效率很大程度上取决于待加工材料的纯度。鉴于经济原因，用于再生的PET或PA含量应在80%～90%左右。目前PET回收材料的主要来源为废旧包装材料和生产废料；PA6则主要来自地毯、渔网、纺织品和废旧塑料（除了PA6，还含有PP、背衬、涂层等）等，平均回收率约65%。由于在高温和高压下发生解聚反应需要具备一定的条件，因此这种回收方法本身需要消耗一定的能源。1.3.3涤棉混纺产品的回收。涤棉混纺产品作为目前混纺产品中最常见的品类，其回收再生可以通过不同工艺方法来完成。第1种方法基于溶剂的溶解和过滤过程来分离不同的材料并提取所需的成分（聚合物回收），回收得到的纤维素可用于常规制浆和湿纺工艺，而PET则基本保持完整。根据相关研究，所得溶解浆的纯度可达100%。PET可以重新纺成长丝，也可焚化以进行能量回收。比如Oerlikon（欧瑞康）集团投资的英国初创公司Wornagain研发了一种涤棉混纺织物再利用技术，开发了一种分离、净化、提取棉和PET的闭环溶剂系统，近期将建成示范工厂。第2种方法为部分水热法降解棉纤维或PET，也可两者兼而有之。这些过程依赖于水、压力、温度和绿色化学品，最终产物取决于所应用的特殊工艺。第3种方法重在通过酶促途径（即生化回收法）从涤棉混合物中（部分）降解棉纤维，然后得到葡萄糖、纤维素粉和PET纤维。

2纺织品回收再利用面临的问题及机遇

作为可持续发展战略的重要实践方向，纺织品回收再利用项目的持续开展有赖于资金和人才的长期投入，属于长线投资。从上文可知，材料回收的加工效率、品质及经济效益等与回收原料的质量息息相关。本质上，问题的解决还需回归到原生产品的设计加工阶段。但现阶段市场上的大多数纺织产品并未在设计阶段充分考虑产品使用后的回收再利用，其着眼点基本限于自身利益或直接客户的需求。短期内要改变现状并不现实，因此，优先考虑在现有背景下有助于降低整体流程成本和提高输入准确性的举措。比如开发和应用先进分拣技术；建立分拣和回收中心，以协调和优化废旧纺织品收集、分拣和回收流程，降低物流成本；形成联合战略，建立相关数据平台，促进纺织产业链各环节信息交流，协调资源，达成更高效合作。还可利用数字技术等新一代信息技术来提高回收效率和精确性，提高产业链透明度。比如利用数字化技术实施纤维或产品可追溯，向分类设施和回收商提供有关产品中使用过的纤维、添加剂和（危险）化学品等信息，以确保明确的信息输入，使分拣和回收更高效精准。再回到纺织技术层面，需要进一步研究（危险）化学品如染料、抗皱剂、防水剂以及纤维示踪剂对循环程度的更广泛影响。未来几年需要开发新的技术解决方案，进一步研究如何从回收的纺织纤维及其副产品中去除、纯化甚至回收添加剂和染料。与此同时，需要从产业链源头加强可持续设计原则的实施，建立生产者责任延伸制度，以不断提高废弃纺织品的可回收性和整个产业的可持续发展。

作者:赵永霞 单位:中国纺织信息中心