從廢舊紡織品回到塑料的商業(yè)價值

蔣南青2024-08-09 18:39

蔣南青/文 一、創(chuàng)造廢舊紡織品回收再生的商業(yè)價值

在循環(huán)經(jīng)濟中，通過循環(huán)模式創(chuàng)造經(jīng)濟效益是至關(guān)重要，任何依賴補貼的項目都難以持久發(fā)展。因此，廢舊物品的回收與再利用需要具備經(jīng)濟可行性。

從規(guī)模上講，在全球纖維產(chǎn)量中，合成纖維占比達到64%，植物纖維為28%。中國是全球最大的紡織服裝生產(chǎn)國和消費國，紡織纖維加工總量占全球的50%以上，2021年全國聚酯纖維產(chǎn)量約為 6000 萬噸，占全球產(chǎn)能的 57%。每年纖維消費總量約3000萬噸，人均纖維消費量約22.4公斤，同時隨著快消品時尚的發(fā)展，產(chǎn)生大量廢舊紡織品，每年產(chǎn)生的廢舊紡織品達到2000萬噸。

圖1：2021年全球纖維產(chǎn)量（百萬噸）

2023 年全球紡織品回收市場規(guī)模為 57.6 億美元，預(yù)計將從 2024 年的 60.8 億美元增長到 2032 年的 84.9 億美元，預(yù)測期內(nèi)復(fù)合年增長率為 4.3%。我們看到衣物大多由化纖制成，其自然降解過程極為緩慢，尤其是聚酯纖維，降解時間長達120年，對環(huán)境造成嚴(yán)重負擔(dān)，由此服裝是固廢中重要的一類。廢舊紡織品的回收再生具有重要的環(huán)境價值，因為化纖原料主要來自石油，回收有助于節(jié)約資源，減少焚燒避免產(chǎn)生碳排放，減少填埋有利于環(huán)境保護減少土地占用，保護人類健康，廢舊紡織回收再生提供社會就業(yè)，所以廢舊紡織品再生還具有重要的社會價值。

二、廢舊紡織品回收再生的技術(shù)難度

廢棄紡織品主要分為廢紡和舊紡兩大類，兩者的區(qū)別在于，廢紡是指工廠加工過程中剩余的邊角料，舊紡是指消費后廢棄的紡織品。當(dāng)今在全球可持續(xù)發(fā)展的背景要求下，歐盟、品牌及國際企業(yè)普遍傾向于從廢舊纖維再回到纖維原材料的閉環(huán)方式，而實現(xiàn)纖維到纖維則主要集中在技術(shù)問題。

為了滿足服裝不同功能需求，紡織品通常采用多種材質(zhì)混合制作，而紡織品種類繁雜則為回收利用帶來困難。以纖維為例，其涵蓋了化學(xué)纖維和天然纖維兩大類別，其中滌綸、氨綸、錦綸、丙綸、乙綸、黏膠等化學(xué)纖維均包含在內(nèi)。從材料角度來看，如果單一材料是可以實現(xiàn)再生工藝，一旦是復(fù)合材料就很難處理，這是導(dǎo)致廢紡品難以利用并且難形成市場化很重要的一個因素。

在實現(xiàn)材料分離方面，國內(nèi)的技術(shù)處于國際領(lǐng)先地位。廢舊紡織品中滌綸占整個紡織品成分的百分之六七十，目前許多行業(yè)的制服以及運動服裝皆采用純滌綸材質(zhì)，軍服、校服、家紡以及工業(yè)土工布及汽車內(nèi)飾等皆可用作原材料，來源相對豐富。滌綸名為聚酯纖維，即飲料瓶所用的PET材質(zhì)。由于紡織品中含有大量助劑和染料等非纖維成分，這些雜質(zhì)在紡絲過程中難以去除。首先的問題是將滌綸材料從服裝中分離的技術(shù)。如安徽天助公司將滌綸與棉材料實現(xiàn)分離。第二個問題在于，纖維使用后品質(zhì)就會降級，再次紡絲將無法滿足產(chǎn)品的要求，因此，纖維使用后的再生無法生產(chǎn)長絲，國內(nèi)的企業(yè)如江陰大中元特種化纖將之再生成短纖。紡絲工藝精細，僅為十幾個微米，任何雜質(zhì)都會導(dǎo)致斷絲，因此，纖維到纖維的循環(huán)過程極為艱難，由此化學(xué)方法進行再生成為最為高端的技術(shù)。如浙江佳人材料采用化學(xué)回收的方法將PET滌綸從純滌綸服裝中再生，但在成本方面目前仍然比較高。

三、纖維變回塑料的塑料合金

我們看到聚酯材料的主要應(yīng)用是食品包裝和紡織品，在PET瓶到瓶的再生上，但技術(shù)上已經(jīng)成熟。雖然PET產(chǎn)品用途不同，但材料本身是一樣的，由此提出另外一個技術(shù)路徑就是將廢舊紡織品還原回到塑料狀態(tài)，其應(yīng)用范圍更為寬廣，因為生活處處都離不開塑料，若能實現(xiàn)纖維到塑料的再生，則產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域就大大增加。

因此研究團隊對工藝進行創(chuàng)新，首先進行分揀操作，分離出純凈滌綸，并添加必要的添加劑及助劑，再利用特殊專業(yè)設(shè)備制成復(fù)合材料，所謂的塑料合金就此誕生。廢舊紡織經(jīng)過復(fù)合處理后可以注塑成塑料合金制品，PET/PE合金的性能表現(xiàn)優(yōu)異，拉伸強度也相當(dāng)出色，實測表明，PET與PE、PP、PA等均可實現(xiàn)復(fù)合，完全可以替代ABS、工程塑料甚至普通PP塑料。憑借這項技術(shù)使廢舊紡織更加容易成為塑料，且可達到預(yù)期效果。

生產(chǎn)這種塑料合金需要專門的設(shè)備。研究團隊又開發(fā)出雙螺桿擠出生產(chǎn)線，通過特殊的設(shè)備定制，其所制造的塑膠顆粒具有優(yōu)良的光澤度和密度。完成初級顆粒制造后，后續(xù)工作便相對簡單。以顆粒制成的板材便是成型工藝的成果。通過這種技術(shù)我們可制作各種塑料制品并充分發(fā)揮其功能。

圖2：廢舊紡織品再生的塑料合金產(chǎn)品

圖3：塑料合金生產(chǎn)線示意圖

四、纖塑復(fù)合材料

然而市場上并非都是純滌綸衣物，混紡衣物中包含滌棉比例約為65:35，還會有其他錦綸以及氨綸等多種材質(zhì)。除了纖維之外，紡織品還涉及到印染、染料、添加劑、拉鏈、紐扣以及各種標(biāo)簽等多種輔助材料，這些都對其回收利用帶來極大的挑戰(zhàn)。此類復(fù)雜情況的回收再生變得很棘手，混紡仍占據(jù)相當(dāng)比例，為了應(yīng)對混紡產(chǎn)品功能要求，又很難改變材料的成分。因此，研究團隊提出了復(fù)合材料FPC（纖塑復(fù)合）并可以替代木塑材料（WPC）的新理念。廢舊紡織品再生成為型材，可用于建筑材料或者托盤。2019年團隊研發(fā)出一款利用廢舊混紡纖維與廢舊聚乙烯膜（PE）混合打造的托盤，性能優(yōu)越且由于全部為廢棄物再利用。由于材料來源低廉，在成本上有著相當(dāng)?shù)母偁幜Α?/p>

圖3. 廢舊纖維再生的托盤

這項技術(shù)的主要特性有三點：

首先，在制造型材時，木塑（WPC）一般情況指的是木粉加上聚丙烯或聚乙烯復(fù)合，用廢舊紡織品替換木粉與聚丙烯/聚乙烯結(jié)合，廢棄紡織品與聚丙烯/聚乙烯是兩種性質(zhì)截然不同的材料，一者為極性，另一者為非極性，即油性與水性無法兼容，故需借助優(yōu)質(zhì)的相容劑使二者形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)或關(guān)聯(lián)，從而制成復(fù)合材料。

第二，PET及PE的熔點差異較大，導(dǎo)致生產(chǎn)工藝需進行適當(dāng)調(diào)整。為此，研究團隊開發(fā)了特殊的相容劑，實現(xiàn)了擠出過程中的反應(yīng)性接枝和物料分散，以控制聚合物的分散性。

第三，由于PE與PET的熔體特性存在顯著差異，為適應(yīng)此工藝還需要對設(shè)備進行定制化設(shè)計。此外，團隊已成功申請了一項纖塑復(fù)合材料發(fā)明專利。

WPC作為傳統(tǒng)木塑材料，用木粉和塑料混合，已是減少對木材依賴的改進，但木塑中木粉含量仍高達60%—70%。而廢舊紡織替代方案則徹底有效減少了對木材的依賴，有助于保護森林資源，降低碳排放。其次，由于木粉與塑料粉之間的差異巨大，難以混合均勻，需要經(jīng)過干燥、研磨以及表面偶聯(lián)等復(fù)雜處理，成本較高，木粉僅起到填充作用，無法提高材料的強度。使用廢舊纖維代替木粉，能實現(xiàn)有機與有機的良好結(jié)合，進一步提升了產(chǎn)品性能。由于纖維與木粉的性質(zhì)不同，纖維能在產(chǎn)品內(nèi)部形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而使其性能優(yōu)于WPC產(chǎn)品。通過將廢棄物轉(zhuǎn)化為性能優(yōu)良的產(chǎn)品，實現(xiàn)資源的高效利用。由于性能優(yōu)越，產(chǎn)品售價較高，且均為有機物，不易發(fā)霉變質(zhì)。可用于建筑、包裝、運輸、汽車工業(yè)、辦公家具、體育設(shè)備等各種實體木材或塑料制品應(yīng)用領(lǐng)域，如地板、花箱板、裝飾板域，甚至家庭裝修，公園花廊、活動板房等場所皆可采用，且具有較好的商業(yè)價值和綠色屬性。如上海纖循新材料有限公司已將技術(shù)進行產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，并結(jié)合前端廢舊紡織品回收，利用纖塑制造無廢小屋，實現(xiàn)廢舊紡織品從社區(qū)回收到產(chǎn)品的閉環(huán)利用。

從商業(yè)角度來看，WPC在海外市場較為受歡迎。隨著“以塑代木”理念的深入人心，廢舊紡織品逐漸取代木粉，成為更為環(huán)保、性能更佳的選擇。同時，該產(chǎn)品還能有效利用固體廢物，滿足市場需求的同時，兼顧生態(tài)效益和社會責(zé)任。因此，預(yù)計需求將保持良好態(tài)勢。此外，產(chǎn)品成本相對較低。只需將廢舊紡織品與回收的聚乙烯薄膜或聚丙烯等材料混合，即可實現(xiàn)100%可循環(huán)利用，并將二氧化碳固在木板中，是一種固碳利用方式，且可以不斷回收再生。

五推動廢舊紡織回收模式

廢舊紡織品在再生技術(shù)和產(chǎn)品方面取得很大進展，回到關(guān)鍵問題是前端的回收模式。過去的產(chǎn)業(yè)模式較為低端混亂，對環(huán)境和安全構(gòu)成危害，如‘黑心棉’。近年來國家各部門對此高度重視，出臺了多項相關(guān)政策，如循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃、塑料污染治理方案以及工信部、發(fā)改委等機構(gòu)的推動。2022年國家發(fā)展改革委、商務(wù)部、工業(yè)和信息化部三部門聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于加快推進廢舊紡織品循環(huán)利用的實施意見》，去年年底，發(fā)改委針對廢舊紡織品進行了專項調(diào)研。

在形成廢舊紡織品回收再生產(chǎn)業(yè)化的經(jīng)濟模式，仍需要政策對廢舊紡織品利用的推動，作為固廢的正規(guī)回收，特別是對于家紡，制服這些材料，鼓勵形成品牌—回收—再生的聯(lián)盟鏈條，以實現(xiàn)回收規(guī)模的經(jīng)濟效益，打造出優(yōu)質(zhì)高效的低碳產(chǎn)品，根本解決廢舊紡織品的廢棄問題。