【独家焦点】江苏等地推进技术创新 带动纺织业绿色转型升级

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2022-07-14

“我最近买衣服的时候,发现越来越多国产服装品牌的衣标上,会标明由再生纤维制成,有的还写明了衣服的‘碳足迹’。”北京市朝阳区居民刘女士,在日常生活中很注重环境保护,她十分认可一个新观点:一件真正美丽的衣服不仅要外观美,也要“来源美”——服装生产制作的过程尽可能低碳环保。

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(资料图)

随着“双碳”目标的提出,绿色发展理念已深入人心。像刘女士一样,许多百姓开始更加关注身边“衣食住行”中的低碳变化。

如今,与“衣”相关的纺织业,正大踏步向绿色转型升级迈进。从能够大幅减少水污染的无水染色技术,到利用废旧塑料瓶、废旧衣物制作的再生纤维,再到性能优异的碳纤维材料,一项项创新技术,带领纺织业跨入绿色低碳发展新阶段。

向纺织业水污染说“不”

过去,在广东省汕头市聚集了大批纺织印染企业,让生活在练江流域的百姓备受困扰:各色污水混乱排放,不仅水体散发着异味,周边村庄的土壤也受到了污染。近年来,汕头市潮南区、潮阳区相继建起纺织印染环保综合处理中心,带动当地纺织印染企业转型升级,让练江重现清澈容颜。

对以纺织业为主要产业的地区来说,水污染都是必须要解决的难题。

“传统纺织业是典型的高能耗、高水耗、高污染行业,特别是纺织品染整过程中,会产生大量的废水、废渣。”江苏常州纺织服装职业技术学院纺织学院副院长曹红梅告诉记者,印染废水中,含有染料、浆料、助剂、油剂、纤维杂质和无机盐等,有机污染物含量高、碱性大、水质变化大及色度高,污染处理难度大。所以,要从根本上解决纺织印染造成的水污染,不仅要有相关部门对排污进行严格管理,更要依靠印染技术的不断升级。

“无水染色技术的研发,就是希望从源头上减少印染废水的产生。”据曹红梅介绍,目前国内研发的无水染色技术,核心是选用非水介质进行染色。“如超临界二氧化碳染色技术,通过加压,使二氧化碳液化成为流体介质,在此状态下完成染色后再减压,二氧化碳可以回收,整个过程无须水洗,不产生废水。另一种是用有机溶剂代替水作为介质进行染色,染色完成后,有机溶剂同样可回收循环利用。”

这些无水染色技术均已在实际生产中得到应用。山东青岛即发集团有限公司将超临界二氧化碳染色技术成果产业化,建立了超临界二氧化碳无水染色产业化示范线,将纺织品染色效率从传统水染的8至12小时,缩短到3至4小时。广东溢达纺织有限公司则采用有机溶剂染色技术,在上染过程中,节约用水100%,降低能耗39.3%,染料固色率达到97%以上,溶剂回收率达99%以上。

不仅“染”的过程可以节水,染色后的水洗环节,也同样因新技术的出现发生了变革。

江苏连云港鹰游新立成纺织科技有限公司研发的闪染免水洗工艺,“以蒸代洗”,实现了织物连续、快速染色和固色免水洗加工。

“一般织物染色后需要水洗的步骤,一是要洗掉染化料中大量的分散剂、悬浮剂、柔韧剂、增稠剂等助剂,二是要洗掉浮色。所以我们研发了几乎不添加助剂的染料,就大量减少了用水。”江苏连云港鹰游新立成纺织科技有限公司副董事长孙素梅告诉记者,在闪染生产线上,布匹经过轧染机组时,在200℃高温作用下瞬间着色,与传统工艺相比,免去了水洗、脱水、理布、烘干定型4道工序。

“目前,闪染免水洗工艺主要适用于涤纶织物;工艺命名中‘闪’字,主要是强调生产效率及出布速度的显著提升。”孙素梅介绍,以单台设备生产量计算,传统染缸设备一天产量4吨,而闪染生产线一天可生产25吨。“闪染工艺已实现产业化生产,公司共有4条生产线,日产布料超过100吨。同时,我们的生产成本也大为降低,过去实现这样的产量至少需要用工400人,现在只需100多人。从环保角度看,以前每吨废水中化学需氧量高达两三千,现在只有在清洗机器、深色布的处理上需要用一些水,用水量大大减少,化学需氧量值也降到了几百,处理起来更加容易,污染更小了。”

让旧瓶旧衣华丽变身

一个废旧塑料瓶能做什么?如果被随手扔掉,它就是污染环境的垃圾;但如果经过回收再利用,它就可能变成一件衣服、一个绒毛玩具,或者是一套汽车内饰。

在浙江宁波大发化纤有限公司,一年有上百亿个废旧塑料瓶变废为宝。“我们以废旧纺织品、废饮用水瓶为初始原料,经过分拣、清洗、干燥、熔融、纺丝等十几道工序,年生产高性能再生涤纶短纤维25万吨。”该公司总经理钱军告诉记者,这些涤纶短纤维可以做汽车内饰、吸音过滤材料,以及沙发、床上用品等的内部填充物,实现了经济效益和社会效益的双赢。

而今,塑料瓶变身化学纤维在纺织业已并非稀罕事,再生聚酯纤维高效制备技术的广泛应用,推动着纺织业向绿色、低碳、可循环的方向发展。

据钱军介绍,制作再生涤纶短纤维的原料材质是聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。聚酯在自然环境中的降解通常超过50年,很容易造成环境污染。与此同时,聚酯来自石化资源,每利用1吨PET废料,相当于可节约6吨石油资源,减少3.2吨二氧化碳排放。“目前国内废弃聚酯制品存量已超过2亿吨,但其综合回收利用率仍不足15%,所以发展再生聚酯纤维产业,对保护环境、发展循环经济具有重要意义。”

除了废旧塑料瓶,废旧纺织品的循环利用也是纺织业绿色发展的一大方向。

浙江佳人新材料有限公司即是一家助力“旧衣重生”的企业。回收来的废旧纺织品、服装厂边角料等初始原料,首先被分拣、绞碎,然后通过化学分解技术,降解成小分子级聚酯材料,最后再经过精馏、过滤、提纯及聚合等手段,重新制成新的高品质、多功能、可追溯的聚酯纤维。

“公司生产的再生纤维已进入高端面料市场,广泛应用于高端运动、户外、时装、家纺等领域,构建起了从废旧纺织品到再生新材料的闭合循环。”据浙江佳人新材料有限公司相关负责人介绍,近年来,公司每年处理废旧纺织品达到4万吨,年产再生产品3万吨。

今年3月,国家发展改革委、商务部、工业和信息化部联合印发《关于加快推进废旧纺织品循环利用的实施意见》,其中提出,到2025年,废旧纺织品循环利用体系初步建立,循环利用能力大幅提升,废旧纺织品循环利用率达到25%,废旧纺织品再生纤维产量达到200万吨。到2030年,建成较为完善的废旧纺织品循环利用体系,生产者和消费者循环利用意识明显提高,高值化利用途径不断扩展,产业发展水平显著提升,废旧纺织品循环利用率达到30%,废旧纺织品再生纤维产量达到300万吨。

“未来,再生纤维原料需求量将快速增长。”中国纺织工业联合会副会长孙淮滨表示,由于受回收体系、分拣方式、技术和标准等因素制约,目前国内再生纤维原料以PET瓶片和工业纺织品废料为主,来自城乡居民的旧衣织物数量较少,废旧纺织品循环利用总体效率偏低。“接下来,应加快改变废旧纺织品以传统人工鉴别为主的分拣方式,研发相关分拣、开松、回收利用设备等,以提高废旧纺织品循环利用率及再生纤维产量,构建废旧纺织品资源循环利用体系,推动相关产业发展。以废旧纺织品循环利用为突破口,还将有助于完善整个废旧物资循环利用体系,提高资源循环利用水平。”孙淮滨说。

碳纤维助节能减排

去年,由中国中车制造第七代时速200公里磁浮列车正式亮相。它有一个很特别的技术亮点:车体材质并非是人们所熟悉的铝合金,而是碳纤维复合材料。

逐渐走向高端化、智能化、绿色化的纺织业,不仅可以编织布料,还可能编织“万物”。除了人们熟悉的服装、家纺,在产业用纺织品上,中国也取得诸多创新成果,为推动“双碳”目标实现提供新的可能——碳纤维正是其中的典型代表。

碳纤维指的是含碳量在90%以上的高强度高模量纤维,具有极高的复材强度和耐高温属性,可以应用在航空航天、轨道交通等领域,取代传统的金属制品,从而减轻设备重量,减少制动能源消耗,起到节能减排的效果。

以第七代时速200公里磁浮列车为例,使用碳纤维复合材料后,其重量减轻了30%,载客提升20%。不仅强度高、耐疲劳、耐腐蚀,使用寿命长,更轻的车身也降低了运行能耗,更加节能环保。

“在新能源领域,碳纤维作为一种新型轻量化材料,也有着巨大的发挥空间。”据江苏集萃碳纤维及复合材料应用技术研究院副院长严兵介绍,碳纤维可以应用在风电、光伏等新能源设备中,例如制作风电叶片大梁、光伏用的碳碳复合材料坩埚等;还可以制作氢能源汽车的储氢瓶、电池电极等部件。“可以说,推动‘双碳’目标的实现,碳纤维必不可少。”

目前,吉林化纤集团是国内最大的碳纤维生产企业,碳纤维原丝年产能6万吨,碳丝年产能2.5万吨,产品规格涵盖大小丝束多个品种。在吉林省吉林市,已有碳纤维研发及生产企业19户,碳纤维下游制品4个系列10余种终端产品已实现规模化生产,位于吉林市经开区碳纤维产业基地,被国家科技部认定为“国家级碳纤维高新技术产业化基地”。

碳纤维产业发展也获得当地政府的支持。2021年9月,吉林省出台《关于推动碳纤维及复合材料产业高质量发展若干举措》,从优化空间布局、突出创新引领、强化建链补链、保障要素供给、强化政策支撑5个方面制定了19条具体政策举措。

江苏省也拥有较好的碳纤维产业基础,培育了中复神鹰、江苏恒神等一批碳纤维企业,并且拥有较为齐备的上下游产业链。

以江苏省常州市为例,截至目前,常州国家高新区拥有碳纤维及复合材料产业链关联企业45家,2021年碳纤维及复合材料产业链内企业销售收入达150亿元。近年来,当地碳纤维及复合材料产业朝着规模化、集群化、国际化方向发展,形成了碳纤维原丝、碳纤维、织物、树脂、预浸料、复合材料制品、关键装备以及检验检测的全产业链生态。

严兵指出,经过近年来的发展,中国碳纤维技术已迈过“从无到有”的阶段,大步跨入“从有到优、稳质增效”发展轨道,但总体看,技术发展的空间依然很大,与世界领先水平还有差距。“碳纤维技术是个极其复杂的技术系统,从原辅料的质量,到原丝及碳化的各个工序,需要进行大量基础研究和工艺及装备的研发。未来,国内碳纤维应继续增强行业的研发及创新能力。”

曹红梅也表示:“当前,中国已从纺织大国迈入纺织强国。从技术和应用上看,总体处于世界先进水平,个别技术世界领先。具体到高性能碳纤维轻量化应用上,我们还需要进一步加强攻关,增加终端推广应用的覆盖率。”她认为,在纺织业绿色转型过程中,应始终重视校企合作、技术成果转化落地。特别是对小型的纺织企业来说,在专业化、精细化、特色化、新颖化等方面下功夫,十分重要,可借助于高校科研院所的人才智力资源,集中力量进行技术创新,将细分领域的特色优势发挥到极致,实现绿色转型升级。

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