可持續紡織工業中的能源利用創新模式

文/牟汝佳

雖然疫情阻止了正常的社交活動，但它提供了另一機會，即讓公共衛生規劃、應對氣候變化、能源基礎設施建設和包容性經濟增長等領域，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性方式的重要組成部分，但許多人并沒有意識到這一點。

疫情前，公眾普遍對分層口罩等產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。人們逐漸對紡織材料有了更深入的認識。纖維基質有助于節能，幫助發展更可持續更綠色的基礎設施材料，甚至可推出能源收割機。

能源與紡織經濟

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，從原材料生產到制造服裝，紡織部門一直致力于節能，以降低整體制造成本。由于原材料的價格比較固定，其成本相對穩定，因此很難在杠桿作用下節省開支。此外，纖維的價格（包括天然的和合成的）都依賴于許多變量。對于合成材料，如聚酯和聚丙烯，其價格直接與石油價格相關。對于天然纖維，如棉花，其價格取決于多發性因素，包括特定年份的天氣。因此，紡企更有可能關注可管控的和可變的成本，其中包括能耗。

能源是制造業的核心，因此工藝優化、機械維護和定期能源審計對節能就顯得至關重要。在傳統紡織業中，紡紗操作有幾個過程，如氣流操作和梳理需要重型機械。正確的機械校準和正確使用皮帶及維護都將支持節能，而能源審計可幫助降低效率。該領域的專業機構能為該行業提供有關如何節能和管理成本的信息。紡織大國都在進行能源研究，印度紡織研究協會為紡織工業提供了有用的支撐教材。孟加拉國作為世界第二大成衣制造商，他們也意識到，減少任何制造階段的能耗都可節省巨大的成本和資源。因此，他們看重碳排放，以保護大自然。一些工廠正重復利用工藝廢料來生產高質量的產品，以推進節約資源的方法。世界各國的紡織部門都在努力節約能源，它已成為降低制造成本的一種方式，同時也為保護環境作貢獻。

從原材料開始的工藝優化步驟可對更大的能耗情況產生顯著影響。就天然纖維而言，精準農業可限制化學品的使用，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。

棉纖維生產中的水耗成本

有些地區的棉花生產領先世界，產量高，品質好，但卻以消耗資源為代價，致使資源匱乏的地區更加窮困。這些地區種植的棉花作物大多是旱地作物，棉纖維的產量幾乎完全取決于降雨，這些地區實現灌溉就顯得尤為重要。美國有一家生產者支持組織，即美國得州西部盧布克地區的平原棉花種植公司，定期提供關于水資源保護的教育和外聯項目，因為水耗與抽水和用電直接相關。實際上，世界上每個產地業界都認為，水耗與用電具有正相關性。

作為10年可持續發展倡議的一部分，美國整個棉花工業都在努力提高纖維生產的效率。該行業的目標是減少15%的能耗。而棉纖維的生產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。這一目標還側重于減少39%的溫室氣體排放，減少水耗18%，將土地利用效率提高15%?？傊?，棉纖維生產的水耗問題直接與生產成本相關。

紡織品的使用范圍正在擴大

無紡品在節能運動中發揮著重要作用，如通過梳理和化學結合制作的玻纖墊即可用于住宅和商業建筑的絕緣材料。這些纖維材料也用于屋頂結構和石膏基的板材。得克薩斯州曾在冬季經歷風暴引發停電危機，隨后這種絕緣產品的需求暴增。其原因是，這類災難形成的原因之一是天然氣管道缺乏足夠的韌性材料，使其防風雨作用減弱。

工業紡織品多用于房屋基礎設施相關的項目，如百葉窗，而這類紡織物在節能方面發揮著至關重要的作用；又如涂層紡織品，如聚氯乙烯成品，在許多現成的結構中得到了應用。如疫情試驗中心和疫苗接種地點的臨時避難所，就采用了大量紡織材料，這類材料能迅速有效地應對特定的危機，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品值得注意。家用暖通空調過濾器過濾通風和濕度控制管道中的粉塵都能降低能源負荷，提高加熱和冷卻機組的效率。通常這些過濾器是用粘結短纖維無織網制成。地墊和地毯不僅提供美學價值，更重要的是絕緣材料。據估計，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、通風和隔音?？諝鉃V清器和發動機濾清器是保持汽車運行的必要部件。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。汽車中的工業紡織材料，如內襯、后備襯和絕緣墊片都有助于減少燃料消耗。

讓紡織基材和復合材料成為能源收割機

創新應用的紡織基材和復合材料已開始大面積用于風車葉片制造，只因它是相對較輕的復合材料，通過使用碳纖維和其他高科技纖維來提高強度。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新企業之一。他們一直在致力于開發電池分離器，他們利用微孔聚乙烯開發出分離器，實現了把紡織基材應用于能源收割機的愿景。

世界各國都注重利用先進和可持續的材料來建造節能工業，這能減少溫室氣體的排放。土工合成材料、絕緣材料和軟復合材料也將在未來的建設項目中大行其道，推動更多的研究和發展。由于這些進步，高級紡織品制造商無疑可在不久的將來預測到這一領域的增長。

紡織工業的能源利用將會因層出不窮的創新而使其獲得長足發展。紡織業若能將能耗與能源利用相結合，那么紡織工業即可在可持續性上邁出一大步。

（據美國高級紡織資源網https://advancedtextilessource.com/2021/06/28/energy-in-the-sustainable-textiles-equation/近期資料）