可持續(xù)紡織工業(yè)中的能源利用創(chuàng)新模式

文/牟汝佳

雖然疫情阻止了正常的社交活動(dòng)，但它提供了另一機(jī)會(huì)，即讓公共衛(wèi)生規(guī)劃、應(yīng)對(duì)氣候變化、能源基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和包容性經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)等領(lǐng)域，開始思考什么是未來的最佳選擇。紡織材料已成為能源和可持續(xù)性方式的重要組成部分，但許多人并沒有意識(shí)到這一點(diǎn)。

疫情前，公眾普遍對(duì)分層口罩等產(chǎn)品中的紡織材料知之甚少；但定期佩戴口罩卻改變了他們的看法。人們逐漸對(duì)紡織材料有了更深入的認(rèn)識(shí)。纖維基質(zhì)有助于節(jié)能，幫助發(fā)展更可持續(xù)更綠色的基礎(chǔ)設(shè)施材料，甚至可推出能源收割機(jī)。

能源與紡織經(jīng)濟(jì)

雖然紡織品的主要成本在原材料，但有6%～10%的成本在制造過程中的能耗上。在過去幾十年里，從原材料生產(chǎn)到制造服裝，紡織部門一直致力于節(jié)能，以降低整體制造成本。由于原材料的價(jià)格比較固定，其成本相對(duì)穩(wěn)定，因此很難在杠桿作用下節(jié)省開支。此外，纖維的價(jià)格（包括天然的和合成的）都依賴于許多變量。對(duì)于合成材料，如聚酯和聚丙烯，其價(jià)格直接與石油價(jià)格相關(guān)。對(duì)于天然纖維，如棉花，其價(jià)格取決于多發(fā)性因素，包括特定年份的天氣。因此，紡企更有可能關(guān)注可管控的和可變的成本，其中包括能耗。

能源是制造業(yè)的核心，因此工藝優(yōu)化、機(jī)械維護(hù)和定期能源審計(jì)對(duì)節(jié)能就顯得至關(guān)重要。在傳統(tǒng)紡織業(yè)中，紡紗操作有幾個(gè)過程，如氣流操作和梳理需要重型機(jī)械。正確的機(jī)械校準(zhǔn)和正確使用皮帶及維護(hù)都將支持節(jié)能，而能源審計(jì)可幫助降低效率。該領(lǐng)域的專業(yè)機(jī)構(gòu)能為該行業(yè)提供有關(guān)如何節(jié)能和管理成本的信息。紡織大國(guó)都在進(jìn)行能源研究，印度紡織研究協(xié)會(huì)為紡織工業(yè)提供了有用的支撐教材。孟加拉國(guó)作為世界第二大成衣制造商，他們也意識(shí)到，減少任何制造階段的能耗都可節(jié)省巨大的成本和資源。因此，他們看重碳排放，以保護(hù)大自然。一些工廠正重復(fù)利用工藝廢料來生產(chǎn)高質(zhì)量的產(chǎn)品，以推進(jìn)節(jié)約資源的方法。世界各國(guó)的紡織部門都在努力節(jié)約能源，它已成為降低制造成本的一種方式，同時(shí)也為保護(hù)環(huán)境作貢獻(xiàn)。

從原材料開始的工藝優(yōu)化步驟可對(duì)更大的能耗情況產(chǎn)生顯著影響。就天然纖維而言，精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)可限制化學(xué)品的使用，如除草劑和殺蟲劑。更重要的是，水耗也成為管控的重要因素。

棉纖維生產(chǎn)中的水耗成本

有些地區(qū)的棉花生產(chǎn)領(lǐng)先世界，產(chǎn)量高，品質(zhì)好，但卻以消耗資源為代價(jià)，致使資源匱乏的地區(qū)更加窮困。這些地區(qū)種植的棉花作物大多是旱地作物，棉纖維的產(chǎn)量幾乎完全取決于降雨，這些地區(qū)實(shí)現(xiàn)灌溉就顯得尤為重要。美國(guó)有一家生產(chǎn)者支持組織，即美國(guó)得州西部盧布克地區(qū)的平原棉花種植公司，定期提供關(guān)于水資源保護(hù)的教育和外聯(lián)項(xiàng)目，因?yàn)樗呐c抽水和用電直接相關(guān)。實(shí)際上，世界上每個(gè)產(chǎn)地業(yè)界都認(rèn)為，水耗與用電具有正相關(guān)性。

作為10年可持續(xù)發(fā)展倡議的一部分，美國(guó)整個(gè)棉花工業(yè)都在努力提高纖維生產(chǎn)的效率。該行業(yè)的目標(biāo)是減少15%的能耗。而棉纖維的生產(chǎn)能耗則通過多管齊下的方法來管控，包括減少耕作和使用氮肥。這一目標(biāo)還側(cè)重于減少39%的溫室氣體排放，減少水耗18%，將土地利用效率提高15%?？傊蘩w維生產(chǎn)的水耗問題直接與生產(chǎn)成本相關(guān)。

紡織品的使用范圍正在擴(kuò)大

無紡品在節(jié)能運(yùn)動(dòng)中發(fā)揮著重要作用，如通過梳理和化學(xué)結(jié)合制作的玻纖墊即可用于住宅和商業(yè)建筑的絕緣材料。這些纖維材料也用于屋頂結(jié)構(gòu)和石膏基的板材。得克薩斯州曾在冬季經(jīng)歷風(fēng)暴引發(fā)停電危機(jī)，隨后這種絕緣產(chǎn)品的需求暴增。其原因是，這類災(zāi)難形成的原因之一是天然氣管道缺乏足夠的韌性材料，使其防風(fēng)雨作用減弱。

工業(yè)紡織品多用于房屋基礎(chǔ)設(shè)施相關(guān)的項(xiàng)目，如百葉窗，而這類紡織物在節(jié)能方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用；又如涂層紡織品，如聚氯乙烯成品，在許多現(xiàn)成的結(jié)構(gòu)中得到了應(yīng)用。如疫情試驗(yàn)中心和疫苗接種地點(diǎn)的臨時(shí)避難所，就采用了大量紡織材料，這類材料能迅速有效地應(yīng)對(duì)特定的危機(jī)，而這類材料不需要永久性的能耗。

還有許多不明顯但同樣有用的產(chǎn)品值得注意。家用暖通空調(diào)過濾器過濾通風(fēng)和濕度控制管道中的粉塵都能降低能源負(fù)荷，提高加熱和冷卻機(jī)組的效率。通常這些過濾器是用粘結(jié)短纖維無織網(wǎng)制成。地墊和地毯不僅提供美學(xué)價(jià)值，更重要的是絕緣材料。據(jù)估計(jì)，一輛汽車上大約有40種不同的紡織品。諸多種類的無紡品用于加熱、通風(fēng)和隔音?？諝鉃V清器和發(fā)動(dòng)機(jī)濾清器是保持汽車運(yùn)行的必要部件。汽車制造商正考慮利用回收材料，盡可能替換金屬部件，以減輕汽車整體重量。汽車中的工業(yè)紡織材料，如內(nèi)襯、后備襯和絕緣墊片都有助于減少燃料消耗。

讓紡織基材和復(fù)合材料成為能源收割機(jī)

創(chuàng)新應(yīng)用的紡織基材和復(fù)合材料已開始大面積用于風(fēng)車葉片制造，只因它是相對(duì)較輕的復(fù)合材料，通過使用碳纖維和其他高科技纖維來提高強(qiáng)度。鋰離子電池使用光纖分離器來分離陽極和陰極電極。

霍林斯沃斯（Hollingsworth & Voce）公司就是紡織基材創(chuàng)新企業(yè)之一。他們一直在致力于開發(fā)電池分離器，他們利用微孔聚乙烯開發(fā)出分離器，實(shí)現(xiàn)了把紡織基材應(yīng)用于能源收割機(jī)的愿景。

世界各國(guó)都注重利用先進(jìn)和可持續(xù)的材料來建造節(jié)能工業(yè)，這能減少溫室氣體的排放。土工合成材料、絕緣材料和軟復(fù)合材料也將在未來的建設(shè)項(xiàng)目中大行其道，推動(dòng)更多的研究和發(fā)展。由于這些進(jìn)步，高級(jí)紡織品制造商無疑可在不久的將來預(yù)測(cè)到這一領(lǐng)域的增長(zhǎng)。

紡織工業(yè)的能源利用將會(huì)因?qū)映霾桓F的創(chuàng)新而使其獲得長(zhǎng)足發(fā)展。紡織業(yè)若能將能耗與能源利用相結(jié)合，那么紡織工業(yè)即可在可持續(xù)性上邁出一大步。

（據(jù)美國(guó)高級(jí)紡織資源網(wǎng)https://advancedtextilessource.com/2021/06/28/energy-in-the-sustainable-textiles-equation/近期資料）