前两天,看到一则新闻报道,因为今年夏天欧洲的极端高温,格陵兰岛的冰川正在加速融化,而如果人类不能阻止地球变暖的步伐,到时整个冰川会全部融化,海平面将会上升7.5米。
海平面上升7.5米是什么概念?上海的平均海拔是2.19米,也就是说如果格陵兰岛的冰川融化了,上海将会沉入海底!据估算,当海平面上升1米时,我国沿海将有12万平方公里土地被淹,而世界上像纽约、伦敦、东京这些国际大都市都会沉入海底。所以对于地球的生态保护已经到了刻不容缓的时候。
纺织业,作为仅次于石化行业的第二大碳排放行业,对环境的保护负有不可推卸的责任,所以这几年我们看到把可持续发展作为营销口号的品牌越来越多。而要做到可持续发展,就必须要考虑到资源的可持续与环境的可持续。
资源的可持续是指我们能够有源源不断的资源可以开发利用。在纺织业的资源中,受限于耕地面积的限制,来自于自然界的天然纤维资源有限,绝大多数纤维来自于合成纤维,目前合成纤维的使用比例已经超过了70%,而合成纤维严重依赖于石化资源,在能源危机越来越严重的今天,石化资源面临枯竭的危险,所以对于合成纤维的研发就必须从以往的石化基转向生物基。生物基材料是指产品的原材料来自于自然界中的生物质,这些生物质包括各种植物、动物及海洋生物,相比于石化资源不可再生的缺点,生物质资源是靠太阳与水汽自然生长的,具有可再生的优势,所以能够保障我们有源源不断的资源供给。
环境的可持续是指我们居住的环境能够长期保持在一个适宜的状态。像目前这样温室效应越来越严重的环境状态显然是不可持续的,对纺织业而言,大量废弃的纺织品已经成为温室气体的一大来源,因为这些石化基的纺织品是不可以自然降解的,要处理这些垃圾就只能通过焚烧的方式,而这就会产生大量的温室气体,所以对纺织而言,环境的可持续就要求可降解纤维的应用。可降解是指材料在微生物的作用下能自然分解,生物降解的过程主要由环境的温湿度条件以及材料的化学结构决定,它不取决于材料来自哪里。
生物基材料解决了产品资源短缺的问题,而生物降解材料解决了产品废弃后的垃圾污染问题,所以可降解生物基纤维才是纺织业未来的希望。
关于生物基纤维,名字听起来很高大上,其实我们并不陌生,我们一直以来就有使用。生物基纤维包括三个大类:
一类是生物基原生纤维,这个其实就是我们平时使用的天然纤维,它只是对自然界中天然生产的纤维进行简单的物理加工;
第二类是生物基再生纤维,这个我们也不陌生,纺织业使用的再生纤维素纤维就是这一类产品,生物基再生纤维虽然对材料进行了化学处理,但并没有改变材料原有的大分子结构,只是对其物理形态进行了再造,所以它同原生纤维一样也是可以降解的。这类纤维目前研发的比较多,从传统的再生纤维素纤维,到现在的各种新型竹浆、麻浆、植物秸秆再生纤维素纤维,从传统的再生蛋白质纤维,到现在的各种海洋生物制成的海藻纤维、甲壳素纤维等都是生物基再生纤维。
第三类是生物基合成纤维,这个也就是我认为要加大研发的纤维,因为合成纤维是目前使用量最大的纤维,而传统的合成纤维是石化基的,不但对环境不友好,而且现在还面临资源短缺的危险,所以必须要尽快找到替代产品。传统的石化基合成纤维是通过石油的裂解制得各种单体,然后各种单体再经过聚合作用制得生产各种合成纤维的高聚物。与石化基合成纤维一样,生物基合成纤维是以生物质为原料,经化学转化或生物转化得到单体,然后同样经过聚合作用得到高分子物质。生物基合成纤维与石化基合成纤维的性能只决定于它们使用的单体,而与单体的来源无关,也就是说相同单体制成的纤维性能相同,无论它是石化基的还是生物基的。
传统的涤纶与锦纶目前都已经有生物基的产品,而且新型的生物基纤维也不断出现,类如早期的聚乳酸纤维、PTT弹性纤维、尼龙56,以及最新版的化学纤维属名标准中出现的聚羟基脂肪酸酯纤维PHA,这些都是生物基的纤维。
这里有个概念要跟大家解释一下,尽管大多数生物基的纤维都是可以降解的,但生物基纤维不等于就是可降解纤维!因为生物降解只与纤维的化学结构有关,而与化学物质的来源无关。对于那些无法生物降解的生物基纤维,类如生物基涤纶,它们虽然不可以降解,但仍然可以看作是可持续发展的,因为首先它们的资源来自自然,具有可再生的特点,这点就符合资源可持续的要求;其次,这些生物质资源在生长过程中,通过光合作用吸收了自然界中大量的二氧化碳,虽然产品废弃后会造成二氧化碳的排放,但从碳足迹的角度来考量,它们的整个生命周期仍然可以视作是低碳排放的,这个符合环境可持续的要求。
生物基合成纤维是正真可持续发展的,但我们要防止一些产品打着生物基纤维的名头欺骗消费者,所以对于这类物质的鉴别就一定要重视。目前有效鉴别材料是生物基还是石化基的测试方法是碳-14法,因为自然生长的生物体内都含有碳14,而且含量与大气中的碳14含量相同,石化基材料中是不含任何碳14的。