纖維素在紡織技術中的應用
——生物經濟的機遇？

S. Kammler， S. Schriever

亞琛工業大學 紡織技術研究所(ITA)(德國)

1 調研方案

為了對紡織工業中纖維素的使用提出針對性的問題和意見，本文與亞琛工業大學技術與組織社會學(STO)的教授合作，以專家訪談和書面陳述的形式進行了非代表性調研。此外，紡織研究領域的知名企業與院校也參與其中，這包括Vaude公司、Puma公司、Decathlon公司、Bozzetto公司、Lenzing公司、Dienes儀器公司、Enka公司、KNN纖維素公司、NCPartnering公司、Jena貿易公司、Fraunhofer研究院、荷蘭應用科學研究組織(TNO)、Alto大學、Aarhus大學、Hasselt大學、Bremen大學、nova研究所政治與生態創新公司、Shahid Beheshti大學及Scripps海洋研究所(圖1)。

圖1 參與調研的機構(按照各自生產與研究活動的重點劃分)

2 結果與討論

為提高生物基纖維(尤其是纖維素纖維)的市場占有率，大多數調研參與者呼吁對石油開采成本采取后續定價的監管措施，使原油開采成本受環境污染和溫室氣體排放的影響。這將導致石油基纖維的價格上漲。相對而言，纖維素纖維將更具競爭力。如果再引入CO2排放稅，則總體上將對生物基纖維的發展更為有利。

農業廢棄物或二手紡織品等可回收材料，是一種具有高成本效益的原材料。使用回收材料需要關注從中獲取的纖維素的品質，如聚合度或木質素等次成分的含量。由于目前木質素主要用于燃燒以提供熱能，因此，可通過增值木質素的方式來降低纖維素的原材料價格。除原材料成本外，與傳統合成纖維相比，規模經濟也將提高纖維素纖維的競爭力。從宏觀經濟的角度來看，完整的工藝流程可進一步地降低纖維素纖維的價格，例如，對于初期某一項成本較高的工藝，隨著生產過程的持續進行，其成本將隨之縮減。經過良好的化學改性的纖維素纖維，可通過占領許多市場規模較小的、對價格敏感度較低的產品的細分市場，提高市場占有率。同時，促進客戶間對于纖維素纖維應用的可持續性溝通，也可降低終端客戶的價格敏感度。在客戶中宣傳推廣纖維素纖維的品質及生產工藝可持續的環保理念，可進一步增強這種效果。據專家介紹，其實大多數客戶并不清楚纖維素纖維到底是什么，他們通常對纖維素纖維帶有成見，這主要是早先纖維素纖維過時的、不環保的生產工藝造成的。創新的可持續性生產工藝，以及統一且便于理解的關于其對環境平衡具有積極作用的認證，是解決這一問題的方案。

新式直接溶解工藝被認為是環保且高效的。而衍生工藝盡管需要更多的工序，但可使纖維具有更多的改進可能性并提供更廣泛的纖維特性。基于這些原因，前述兩種工藝類型可能會在未來一段時間持續發揮作用。由于紡絲溶液中可溶性纖維素的最大含量受限，這限制了前述兩種工藝的效率，因此，未來熔體成形工藝可能會取代現有的兩種工藝。節能、節約化學品、脫碳流程的合并均應確保工藝的效率。在合并流程步驟時，區域組件非常重要，可以避免重復的基礎設施投入和較長的運輸路徑。未來，纖維素纖維紡絲工藝應該是可循環的，這主要取決于可回收纖維的使用、預消費纖維和原材料廢料內部回收利用的實現可能性、二手紡織品作為原材料的使用，以及自然條件下可生物降解纖維的使用。

科學研究開展得不夠深入及工業接管項目太晚，導致研究中技術和應用的轉移相當困難。造成這一現象的原因有：資金過早結束、信息狀況不佳或經濟形勢窘迫。經濟競爭會使有用的技術發展放緩，從而避免新競爭對手的出現。例如，科研機構會在合作伙伴、項目資金及科研補貼方面展開競爭，這對新興機構而言，是一個發展障礙，因為現有科研機構提供的服務價格可以遠超新興機構的能力接受范圍。在產學研合作中，一方面，科研機構為其知識的出售爭取盡可能高的價格；另一方面，工業機構則試圖以盡可能低的成本獲取知識，這造成了相互競爭而非相互合作的局面。因此，專家呼吁在行業內實現更好的合作，通過共同成本的方式創造出可以共享的知識，使行業整體發展得以提升。這樣的合作方式也非常值得推廣到整個紡織行業中。

3 結語

通過專家訪談和書面陳述形式的調研，討論了使用纖維素纖維替代石油基合成纖維的問題，提出了多種想法、措施和研究方案。專家認為，使用回收材料、對石油開采成本采取后續定價策略、加強客戶對于可持續性的溝通、提高工藝的可回收性、縮小科研與工業之間的研發差距，以及改善行業內的合作，包括以共同成本的方式共享知識，上述這些研究方案的執行，可促成纖維素纖維替代石油基合成纖維的實現。