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生物基化學纖維紡織品環境影響核算與評價分析

2023-08-02 08:33:32胡雪睿賀婷婷彭妍妍丁雪梅
現代紡織技術 2023年4期

胡雪睿 賀婷婷 彭妍妍 丁雪梅

摘 要:生物基化學纖維紡織品在學術界和工業界被認為是綠色纖維制品,然而,其環境屬性的核算與評價尚未有系統分析。因此,采用統計計量和內容分析法系統研究了2010年至2022年間發表的生物基化學纖維及其制品的環境影響相關文獻。在2382篇相關文獻中,95%以上的文獻圍繞在生物基化學纖維紡織品的材料開發和性能研究,僅有8篇文獻采用了生命周期方法核算與評價了7種生物基化學纖維及一次性制品的環境影響,產品類型較為單一;核算邊界集中在原材料獲取和廢棄處理階段,未涉及全生命周期研究;生物碳核算方法仍有爭議,不同的計算方式會得出不同的結果;核算指標聚焦在全球變暖潛勢和酸化潛力;結果顯示生物基化學纖維在資源消耗和毒性風險方面性能優于石油基,但也可能加劇土地使用和水污染。生物基化學纖維紡織品環境影響核算與評價存在較大研究空白,建議今后從全生命周期角度,結合生物基紡織品特性選擇核算指標和核算方法來進行多維層面的核算與評估。

關鍵詞:生物基化學纖維;環境影響;生命周期評價;生物碳核算方法

中圖分類號:TS102.5

文獻標志碼:A

文章編號:1009-265X(2023)04-0020-09

收稿日期:2023-02-12

網絡出版日期:2023-03-29

基金項目:上海市科委技術委員會項目(21640770300);上海市設計學IV類高峰學科資助項目(DD18005)

作者簡介:胡雪睿(1998—),女,太原人,碩士研究生,主要從事紡織服裝產業可持續發展方面的研究。

通信作者:丁雪梅,E-mail:fddingxm@dhu.edu.cn

化學纖維由石油提取得到,是紡織服裝產品用量最大的纖維原材料,然而石油資源的超量開采和二氧化碳(CO2)的過度排放帶來了一系列資源和環境問題。因此,為了減少對化石資源的依賴,應對全球環境問題和氣候變化,生物基化學纖維(以下簡稱生物基化纖)成為了替代石油基纖維的未來發展選擇原材料之一。2021年,工業和信息化部《“十四五”工業綠色發展規劃》已將多種生物基材料納入了原材料重點開發對象。2022年國家發展改革委也制定了《促進綠色消費實施方案》鼓勵推行綠色衣著消費,為生物基化纖的發展奠定了基礎。

根據GBT 4146.2—2017《紡織品 化學纖維 第2部分:產品術語》,生物基化纖是指以生物質為原料或含有生物質來源單體的聚合物所制成的纖維,分為生物基再生纖維(以動植物為原料制備的化學纖維)和生物基合成纖維(以生物質為原料經發酵等方法制備小分子,再經聚合高分子而后紡絲成形所制成的纖維)。生物基化纖被認為部分原料來自植物、動物的產物,具有可再生性,且部分生物基化纖還具有良好的生物可降解性、生物相容性和一定的抑菌性[1-3],因此,生物基化纖常被認為是“可持續”“綠色”“環?!钡沫h境友好型材料[4]。

2020年,生物基聚合物總產量達到420萬噸,年復合增長率首次以8%明顯高于聚合物整體增長,市場增長明顯[5]。消費者偏好研究表明消費者對生物基的看法較積極,也更加愿意選擇生物基產品[6-7],對主打生物基的品牌及部分生物基產品構成品牌具有較強的購買意愿[8],并且高于二手服裝[9]。

通常情況下,產品的綠色屬性應依據生命周期評價(Life cycle assessment,LCA)方法,定量評估產品全過程內所有輸入輸出對環境造成的潛在影響,全方位核算與評價產品的環境影響,然而,生物基化纖及其紡織品的環境屬性核算與評價尚未見系統分析和報道。隨著生物基化學纖維紡織品(以下簡稱生物基化纖紡織品)占據的市場份額越來越大,其環境屬性的科學核算與評價顯得迫切和必要。

因此,本文回顧了當前國內外生物基化纖紡織品環境影響核算與評價研究,依據GBT 24040—2008《環境管理 生命周期評價 原則與框架》(等同ISO 14040:2006)和GBT 24044—2008《環境管理 生命周期評價 要求與指南》(等同ISO 14044:2006)對已發表文獻中的生命周期評價結果進行整理,基于此來討論生物基化纖紡織品的綠色屬性,并就核算與評價方法進行探討和提出建議。

1 數據來源及分布

本文采用文獻檢索、統計計量和內容分析法,以中國知網(China national knowledge infrastructure,CNKI)、Web of Science、Scopus、World Textile數據庫為數據源,對2010年1月至2022年6月發表的學術期刊進行檢索,檢索的關鍵詞包含3個類別:生物基、紡織品和環境,如表1所示。3個類別之間的關系是“并含”,每一列中的關鍵詞關系是“或含”。共得到2383篇,剔除以建筑材料、汽車工業、包裝材料、紡織產業為研究對象的文獻,以及涉及生物基聚酯(生物基PET)和生物基聚對苯二甲酸丙二醇酯(PTT)單體[10-12]、生物基PET聚合物[13-14]或生物基PET和生物基聚乳酸(PLA)瓶[15-18]的研究后,僅得到8篇包含定量數據的生物基化纖紡織品環境影響相關文獻。

在篩選過程中發現研究熱點集中在2010年至2012年和2021年至2023年初,文章大多集中在生物基材料開發和性能探究,提到了生物基材料的綠色、環保屬性,但并未進行實質性的環境影響評價研究。最終篩選得到的文章如表2所示,主要集中在環境和生物技術領域,World Textile庫中沒有找到相關文章。

2 研究內容分析及討論

對篩選得到的8篇文章從核算邊界、核算指標、核算方法、評價結果4個方面展開分析和討論。

2.1 核算產品系統邊界

紡織品的生命周期由幾個關鍵階段組成,從原材料獲取階段開始,到面料制造、產品制造、零售、使用和生命結束階段[19-20]。生物基化纖紡織品與傳統石油基化纖紡織品相比最大的區別是碳來源,生物基源于生物質碳,以生物碳原料替代石油基碳原料生產材料時,存在固有的材料碳足跡為零的情形;留存在產品中的碳隨著產品使用年限的增加會引起產品固碳年限的增加[21];并且部分由生物基組成的聚合物在預期用途后可以分解成天然降解產物[22]。因此,涉及環境影響有所改變的生命周期階段主要為原材料獲取、使用、廢棄處理階段。

匯總8篇文章的生命周期分析結果并按研究對象分類,可分為生物基化學纖維和生物基化學纖維制品兩類,前者包括粘膠、萊賽爾、莫代爾、生物基PET、PTT、PLA、合成蜘蛛絲7種,后者包括濕巾和口罩2種,其中研究頻次最高的是粘膠和萊賽爾纖維。87.5%的研究文獻涉及產品生命周期的一個或兩個階段,其中核算邊界從原材料(種植)到纖維制成的文獻占比最高(75%),其次是從纖維生產到廢棄處理(37.5%)。將研究對象為生物基化纖的環境影響功能單位均轉換成1 kg時,得到生物基化纖環境影響結果如表3。

2.1.1 原材料獲取階段

Shen等[23]對纖維素纖維進行了生命周期評估,發現除粘膠(亞洲產)外的所有人造纖維素纖維的環境影響都低于PET和棉花。Guo等[24]對中國的粘膠和萊賽爾纖維進行了分析,結果顯示粘膠纖維環境影響高于萊賽爾纖維。Ivanovic等[25]在對PET及其不同生物基含量替代品(PET S1(甘蔗基單乙二醇(MEG))、BIO-PET S3(20%甘蔗MEG80%玉米基PTA)、PTT S6、PLA S7進行生命周期評估發現生物基化纖比石油基化纖造成更高的環境影響,并且玉米發酵制備的纖維相對于蔗糖發酵制備的纖維綜合環境影響更高[25-27]。在生物基化纖制品中,Tabatabaei等[29]首次研究了生物基口罩代替傳統石油基口罩對環境的影響,生物基含量在10%~100%可減少4%~43%石油基口罩對環境的危害。Zhang等[30-31]發現生物基濕巾的綜合環境影響比石油基濕巾低38%。

2.1.2 廢棄處理階段

Shen等[27]對回收的生物基PET和石油基PET進行了LCA研究,并與人造纖維素纖維進行了比較,發現除全球增溫潛勢(GWP)外的11種非氣候影響中生物基并沒有表現出明顯優勢;回收生物基PET比回收石油基PET全球增溫潛勢下降了5%,不可再生能源消耗下降4%。Zamani等[28]用N-甲基嗎啉氧化物(NMMO)溶劑回收廢舊紡織品(50%棉50%聚酯),發現每公斤可減少近0.0056 kgCO2eq,說明了有機溶劑回收再利用制成的纖維素纖維具有較低的環境影響。

現有研究中,研究對象多為化學纖維紡織品[32-33],沒有針對生物基化纖紡織品環境影響綜述的文獻;研究階段只涉及原材料獲取和廢棄處理階段,使用階段是研究空白,對生物基化纖紡織品全生命周期評價的研究較少。僅有的8篇文獻在研究對象和核算邊界上都存在較大差異,缺少對生物基化纖紡織品環境影響數據的全面整理和系統性分析。

2.2 核算指標

8篇文獻選取的量化與評價指標具有差異性,ReCiPe2016是一種全面的影響評估方法,可將生命周期清單轉換為中點和終點水平上的多個統一影響評分,本文環境影響類別按Recip2016分為生態系統質量、對人類健康影響和資源稀缺性3大領域[34]。按文獻中指標出現頻次進行統計排序,生態系統質量包括全球增溫潛勢(100%)、酸化潛力(96%)、陸地生態毒性和淡水富營養化(69%)、水使用(62%)、淡水水生態毒性和臭氧層耗竭(54%)、土地使用(35%);人類健康影響包括人類毒性癌癥(89%)、顆粒物(69%)、光化學氧化劑(54%)、電離輻射和對人類毒性非癌癥(35%)、光化學臭氧層(19%);資源稀缺性包括化石資源潛力(69%)、不可再生能源(54%)、非生物耗竭(42%)、可再生能源和礦產資源潛力(19%)。

可以看出,研究都對溫室氣體排放影響進行了核算,但在富營養化、土地使用等指標上并不是都有所涉及。如果僅核算個別影響指標(如只考慮溫室氣體排放和化石能源消耗),則可能遺漏掉源于農業生產階段的環境影響,如水使用、富營養化、生態毒性、土地使用等,而這些影響指標極有可能是生物基化纖潛在的、對環境不利的方面?,F有文獻中核算指標選取存在偏差,指標之間差異性大,建議依據生物基化纖紡織品特性選取更適合的評價指標,來全面地評價其環境影響。

2.3 核算方法

生物基化纖及其制品的GWP評價結果在很大程度上取決于是否計算生物碳,同一纖維的不同計算方式結果相差高達70%[25]。生物碳是否納入核算清單也是持續討論的主題[28],一方面由于生物碳在大多數情況下不可避免地會增加未來的碳排放,因此可將其排除在外,(生物碳來源的產品雖然可以暫時降低大氣中CO2濃度,但最終還是會有廢棄階段,導致CO2排放[21]);另一方面,生物碳可以被納入核算清單中,因為它延遲了電離輻射等環境影響,還可以抵消當前的人為碳排放[29]。

現有生物碳核算方法仍存有爭議,法國環境能源管理局(ADEME)給出的計算方法沒有考慮生物碳;歐洲委員會市場倡議(EC Lead market initiative)和溫室氣體協議倡議(GHGP)提出了闡明生物碳的簡單方法,但沒有對生物碳的時間期限作探討;ISO-14067產品碳足跡將生物碳的時間期限納入了核算清單;英國標準協會(PAS 2050)對生物碳提出的核算方法是對產品制造后第2至25年間的碳排放使用0.76的權重因子。以上每一種方法都有其優缺點,生物碳核算方法的選擇在一定程度上反映了主觀價值判斷。紡織品壽命一般較短,也因此可被視為碳的短期儲存[35],但是否對生物基化纖紡織品中的生物碳進行計算,需謹慎判別。

從表3中可以看出,粘膠(奧地利產)將生物碳與生產過程中(使用的能源來自于廢棄物焚燒)產生的碳排放進行抵消后產生了負值,形成了固碳效應;當LCA使用環境足跡(Simapro中的EF3.0方法,1.00版本)進行計算時,生物基PET(S3)的GWP高達7.1 kgCO2eq,而核算生物碳并減去后,則產生了截然不同的結果,相比傳統聚酯的4.1 kgCO2eq,生物基聚酯的GWP低至1.5 kgCO2eq,并且隨著生物基含量的增加而下降了32%~41%。

大多數學者仍對生物碳和短期碳儲存作用持肯定意見[35],因為其可以在一定程度上延遲溫室氣體的排放、減緩全球變暖速率。但在商業中,生物基化纖及其制品常被宣傳為“零碳”“綠色”等,作為營銷手段來促進消費者產生消費行為。然而,消費者在購買后如何使用和處置生物基化纖產品對其環境影響也起到了決定性作用,因為涉及到產品中生物碳的固碳時效及生物碳返還到大氣中的年限?,F有文獻缺少對生物基化纖紡織品使用階段的研究,當生物基化纖應用到耐用、壽命長的紡織產品(例如地毯)中可能會帶來碳儲存的好處[25];與之相反,當其應用到快時尚產品中,產品的短期使用和快速處置會導致生物碳都被迅速釋放回大氣中,沒有碳排放的“寬限期”,生物碳的優勢就會丟失??紤]到聚酯纖維是一種與快時尚聯系緊密的纖維,所研究的部分生物基化纖是其替代品,所以很可能也應用于快時尚中,因此建議根據產品的應用來解釋其環境影響。

現有研究中,天然纖維和生物基化纖等來源于自然界中的纖維在原材料獲取階段涉及生物碳、碳儲存核算等理論尚未完善,需結合農業生產部分的碳匯理論來考慮。其次,紡織產品與建筑、家裝、家具等產業相比,其產品中生物碳的固碳年限更易受消費者的主觀性影響,時間邊界的確立仍存有分歧,生物基紡織品碳儲存是否可作為碳抵消仍存在疑問,現有核算方法上的不一致也導致研究結果的不可比。

2.4 核算結果

2.4.1 生物基化學纖維

現有研究中纖維類型可分為纖維素纖維(粘膠、莫代爾、萊賽爾)和合成纖維(生物基PET、PTT、PLA)。

在纖維素纖維中,粘膠對環境影響較高,但不同的生產原料和工藝能源使用導致的環境影響差距較大。粘膠(亞洲產)由于其紙漿來源、工藝能源和化學品使用造成環境影響較高;粘膠(奧地利產)由于紙漿和纖維生產使用了可再生能源,工藝整合、將生物碳納入了核算清單,所以GWP為負值。萊賽爾(2012年產,生產能源完全來源于城市固體垃圾焚燒回收)的影響最低。兩項研究都指出萊賽爾的環境表現優于粘膠,由于粘膠纖維使用了更多的硫化物,其酸化潛力和光化學氧化劑約為萊賽爾纖維的兩倍,粘膠纖維的生態毒性和富營養化指標也比萊賽爾纖維高。

合成纖維中生物基PET和PTT環境影響相近,PLA環境影響較低。傳統的石油基PET富營養化更低,隨生物基含量的增加其富營養化會增加約5.3倍、酸化潛力增加3.2倍。表3中PET S1、PET S3兩種不同作物來源的生物基PET對比得出,玉米為原料的PET S3比甘蔗為原料的PET S1環境影響高近兩倍,玉米為原料的PET S3的生態毒性最差,是石油基PET的4.9倍。上述影響很大程度與使用的原料相關,因為農作物本身就具有不同強度的環境影響,且生物來源作物的選擇對纖維的綜合性能也有影響。

2.4.2 生物基化學纖維制品

Tobatabaei等[29]和Zhang等[30]對不同含量的生物基口罩和濕巾進行對比,發現使用生物基替代醫用口罩10%~100%,對人類健康影響降低3%~29%,氣候變化影響減少3%~28%,資源利用減少7%~65%,但同時土地使用增加3%~33%,電離輻射也增加了3倍。生物基濕巾(100%粘膠)在化石能源消耗指標上降低了62%、對人體毒性下降58%,但水體富營養化要比濕巾(30%粘膠70%聚酯纖維)高出3.2倍,酸化潛力也高出1.7倍,主要由于粘膠纖維木漿生產階段化肥、農藥的使用和生產工藝中使用酸性物質等。此外,在焚燒、填埋等無害化傳統處置方式下,可降解生物基化纖有明顯優勢,但并非所有生物基化纖紡織品都是可生物降解的,即使產品具有可生物降解的潛力,如PLA(在自然環境中也需要上百年才可完全降解),現實應用中是否能夠真正降解,也取決于環境條件和廢物管理設施。畢竟生物基合成纖維仍然是將原料經過化學方法轉化而成的,且市場上現有產品多為部分生物基產品,并不是100%可降解的。其次,應將產品和應用場景結合起來分析,如文獻中的濕巾和口罩是一次性產品,容易被隨手丟棄且不易回收,材料是100%粘膠,在直接丟棄或填埋的情況下,符合以上條件的生物基產品才可能避免被分解為各種微塑料,對環境更有利。

綜上,生物基和石油基紡織品在大氣污染中表現各有優劣,生物基水污染影響突出,水使用、陸地使用都明顯上升,石油基則在資源消耗和毒性風險中影響突出。生物基化纖的環境影響與傳統石油基化纖的環境影響相比,其生產過程中沒有明顯差異,甚至比傳統石油基造成更高的環境影響,主要由于生物碳的計算導致其溫室氣體排放低于PET、棉花等。此外,值得注意的是根據生物基化纖的定義,并非所有的生物基化纖都是綠色或環境友好的,如人造蛋白質纖維(合成蜘蛛絲GWP55~572)[27],為了全面評估其綠色屬性,需要進一步地核算與評價。

2.5 討論及建議

上述分析表明,生物基化纖紡織品LCA研究較少,且多集中在原材料(種植)到纖維制成這一階段,然而,因系統邊界不一致、影響指標選擇不同、生物碳核算方法存有爭議等原因,核算結果無可比性。其次,在文獻搜集和查找資料的過程中發現,無論是100%生物基還是30%生物基組成的產品都被統稱為“生物基”,目前生物基領域也缺乏相關標準。EN 16751—2016《生物基產品-可持續性標準》用于評估生物基產品的可持續性,但也存在缺乏評估方法和指標閾值,以及與石油基產品比較相關指標的問題。因此,為了更好地評估生物基化纖紡織品的環境影響,需要確立統一的系統邊界,依據生物基特性選擇核算指標,確定針對生物基化纖紡織品生物碳的核算方法,構建統一化、標準化、針對生物基化纖紡織產品的LCA指標體系。

生物基化纖來源于植物或動物,除轉移到產品中的生物碳外,也會有部分留存在作物或樹木根莖、枝葉部分的以有機形式儲存著的碳元素。與農田碳匯或森林碳匯類似,該部分也對CO2消除有著積極作用。但其中也涉及較多紡織原材料生長周期短且收獲后剩余生物量常作廢棄處理,如秸稈焚燒處理等,其中的碳元素即刻又返回到大氣中,該類碳儲存時效可以參考農林業碳匯研究。但在核算邊界中,農田陸地生態系統中的碳匯指該系統內的所有生物量及碳及土壤中有機碳儲量之和[36],即部分轉移到產品中的碳可能會被重復計算,因此,有必要在參考農林業碳匯核算的經驗基礎上,繼續討論適用于紡織服裝產業的生物基產品碳儲存核算理論與方法。由生物質來源的紡織品中的生物碳的短期碳儲存是否真的有利于緩解溫室氣體效應還未有定論,這是有關生物碳和固碳時效學界仍需研究探討的部分,也是紡織服裝行業實現碳中和不可避免的問題。只有明確可以抵消延遲排放影響的有效服裝碳儲存時效,才能更有針對性地從原材料獲取、使用、廢棄處理等全生命周期的各個階段進行完善,從而抵消延遲排放影響,向著紡織服裝行業實現碳中和邁進。

建議今后研究中,核算邊界盡可能選擇“從搖籃到墳墓”,包括使用階段和廢棄處理階段,而不僅局限于“從搖籃到工廠大門”邊界。生物基化纖產品使用階段涉及生物碳的固碳年限;廢棄階段涉及產品中生物碳延遲排放到大氣中,部分生物基也可作為有機廢物進行堆肥處理。因此,對生物基化纖紡織品進行基于應用的全生命周期核算至關重要。在核算指標選擇上,由于生物基化纖來源為植物、動物,所以會在土地使用、水消耗、富營養化等生態系統質量方面造成影響。當用于糧食和飼料生產的土地被用于生物基材料生物質的生產時,就會發生間接土地使用變化;隨著農業生物質產量的增加,生物質種植會導致額外的用水量增加,可能會大大增加生物基材料對環境的整體影響,特別是在已經缺水的地區。因此,在核算指標的選擇上應盡可能的公正全面、具有代表性。

當前處于生物基產品生命周期評估框架建立的早期階段,呼吁結合生物基化纖紡織品特性進一步研究,建立相對應的生命周期核算與評價方法和生物碳儲存的可能時間。建議整合現有方法,對生物基化纖產品進行全面地評估,結合LCA和非LCA指標,考慮定量和定性兩方面來報告生物基化纖產品的綠色、可持續性。

3 結 語

隨著生物基化纖產量的持續增長,全面量化與評價生物基化纖紡織品的環境影響具有重要意義。通過分析可以總結出以下研究現狀:

a)現有生物基化纖紡織品研究中,絕大多數聚焦在材料的開發和性能的研究,大多因其來源可再生而被賦予“綠色”屬性,但并沒有進行環境影響相關的核算與評價。僅有的8篇對粘膠、萊賽爾、莫代爾、生物基PET、PTT、PLA、合成蜘蛛絲7種纖維及不同粘膠含量的濕巾、口罩一次性產品進行了LCA研究,產品類型單一,其中,粘膠、萊賽爾纖維LCA研究案例最多。

b)生物基化纖紡織品核算過程中,系統邊界集中在原材料獲取階段(原材料(種植)到纖維制成),其次是廢棄處理階段(纖維生產到廢棄處理),使用階段為研究空白,暫未涉及全生命周期研究;文獻選取的量化與評價指標具有差異性,研究涉及核算的指標聚焦在全球增溫潛勢和酸化潛勢,但在水消耗、富營養化、生態毒性、土地使用等生物基存在劣勢的指標上研究較少;生物碳核算方法仍有爭議,不同的計算方式會得出截然相反的結果。生物基化纖紡織品中生物碳是否應計算,如何界定固碳期限,應根據生物基產品的應用領域來確定針對該品類的生物碳核算方法。

c)生物基化纖紡織品LCA結果表明,生物基化纖在資源消耗和毒性風險方面優于傳統石油基化纖,但也可能存在加劇水污染、增加土地使用、影響生態系統質量等問題。生物基化纖在生產過程中的環境影響與傳統石油基化纖相比,并沒有明顯差異,主要受其不同生物來源的影響。

綜上,生物基化纖紡織品的綠色、環保屬性有待進一步評估,對其環境影響核算與評價體系也應盡快建立健全。從統一的系統邊界和核算方法、多維度的評價視角下來綜合評估生物基化纖制品的環境影響和“綠色”“環?!睂傩?。對于生物基化纖的環境影響涉及多方面的理論、方法和技術,研究還有很多值得探討的部分,需要在實際應用中不斷積累和完善。

參考文獻:

[1]李增俊.生物基化學纖維產業發展現狀與展望[J].生物工程學報,2016,32(6):775-785.

LI Zengjun. Development and perspective of bio-based chemical fiber industry[J]. Chinese Journal of Biotech-nology, 2016, 32(6): 775-785.

[2]MARAVEAS C. Production of sustainable and biodegradable polymers from agricultural waste[J]. Polymers, 2020, 12(5):1127.

[3]任杰.生物基化學纖維生產及應用[M].北京:中國紡織出版社,2018:1-20.

REN Jie. Production and Application of Bio-based Chemical Fiber[M]. Beijing: China Textile & Apparel Press,2018: 1-20.

[4]ACHABOU M A, DEKHILI S. Luxury and sustainable development: Is there a match?[J]. Journal of Business Research, 2013, 66(10): 1896-1903.

[5]CHINTHAPALLI R, SKOCZINSKI P, CARUS M, et al. Biobased building blocks and polymers: Global capacities, production and trends, 2020—2025[J]. Industrial Biotechnology, 2021, 17(4):237-241.

[6]KLEIN F F, EMBERGER-KLEIN A, MENRAD K. Indicators of consumers' preferences for bio-based apparel: A german case study with a functional rain jacket made of bioplastic[J]. Sustainability, 2020, 12(2):675.

[7]CAO H, WOOL R P, BONANNO P, et al. Development and evaluation of apparel and footwear made from renewable bio-based materials[J]. International Journal of Fashion Design, Technology and Education, 2014, 7(1): 21-30.

[8]REINDERS M J, ONWEZEN M C, MEEUSEN M J G. Can bio-based attributes upgrade a brand? How partial and full use of bio-based materials affects the purchase intention of brands[J]. Journal of Cleaner Production, 2017, 162: 1169-1179.

[9]COLASANTE A, D'ADAMO I. The circular economy and bioeconomy in the fashion sector: Emergence of a "sustainability bias"[J]. Journal of Cleaner Production, 2021, 329:129774.

[10] WALL-MARKOWSKI C A, KICHERER A, SALING P. Using eco-efficiency analysis to assess renewable-resource-based technologies[J]. Environmental Progress, 2004, 23(4): 329-333.

[11]AKKANUMA Y, SELKE S E M, Auras R.A preliminary LCA case study: Comparison of different pathways to produce purified terephthalic acid suitable for synthesis of 100% bio-based PET[J]. The International Journal of Life Cycle Assessment, 2014, 19:1238-1246.

[12]ANEX R P, OGLETREE A L. Life-cycle Assessment of Energy-based Impacts of a Biobased Process for Producing 1,3-propanediol[M]ACS Symposium Series. Washington, DC: American Chemical Society, 2006: 222-238.

[13]TABONE M D, CREGG J J, BECKMAN E J, et al. Sustainability metrics:Life cycle assessment and green design in polymers[J]. Environmental Science & Technology, 2010, 44(21): 8264-8269.

[14]RYBACZEWSKA B M, MENA N A. Circular economy:Comparative life cycle assessment of fossil polyethylene terephthalate (PET) and its recycled and bio-based counterparts[J]. Management and Production Engineering Review, 2020, 11(4): 121-128.

[15]CHEN L, PELTON R E O, SMITH T M. Comparative life cycle assessment of fossil and bio-based polyethylene terephthalate (PET) bottles[J]. Journal of Cleaner Production, 2016, 137: 667-676.

[16]DANIEL K, BETTINA M. Assessing the change in envi-ronmental impact categories when replacing conventional plastic with bioplastic in chosen application fields[J]. Chemical Engineering Transactions, 2018, 70:22-35.

[17]GIRONI F, PIEMONTE V. Life cycle assessment of polylactic acid and polyethylene terephthalate bottles for drinking water[J]. Environmental Progress & Sustainable Energy, 2011, 30(3): 459-468.

[18]GROOT W J, BOREN T. Life cycle assessment of the manufacture of lactide and PLA biopolymers from sugarcane in Thailand[J].The International Journal of Life Cycle Assessment, 2010, 15(9): 970-984.

[19]MUTHU S S. Assessing the Environmental Impact of Textiles and the Clothing Supply Chain[M]. Oxford: Woodhead Publishing Limited, 2014.

[20]NARAYAN R. Carbon footprint of bioplastics using biocarbon content analysis and life-cycle assessment[J]. MRS Bulletin, 2011, 36(9):716-721.

[21]LEVASSEUR A, LESAGE P, MARGNI M, et al. Assessing temporary carbon sequestration and storage projects through land use, land-use change and forestry: Comparison of dynamic life cycle assessment with ton-year approaches[J]. Climatic Change, 2012, 115(34): 759-776.

[22]SAIN M, PARK S H, SUHARA F, et al. Flame retardant and mechanical properties of natural fiber-PP composites containing magnesium hydroxide[J]. Polymer Degradation and Stability, 2004, 83(2): 363-367.

[23]SHEN L, WORRELL E, PATEL M K. Environmental impact assessment of man-made cellulose fibres[J]. Resources, Conservation and Recycling, 2010, 55(2): 260-274.

[24]GUO S, LI X, ZHAO R, et al. Comparison of life cycle assessment between lyocell fiber and viscose fiber in China[J]. The International Journal of Life Cycle Assessment, 2021, 26(8): 1545-1555.

[25]IVANOVIC T, HISCHIER R, SOM C. Bio-based polyester fiber substitutes: From GWP to a more compre-hensive environmental analysis[J]. Applied Sciences, 2021, 11(7): 2993.

[26]EDLUND A M, JONES J, LEWIS R, et al. Economic feasibility and environmental impact of synthetic spider silk production from escherichia coli[J]. New Biotech-nology, 2018,42: 12-18.

[27]SHEN L, WORRELL E, PATEL M K. Comparing life cycle energy and GHG emissions of bio-based PET, recycled PET, PLA, and man-made cellulosics[J]. Biofuels, Bioproducts and Biorefining, 2012, 6(6): 625-639.

[28]ZANMANI B,SVANSTROM M, PETERS G, et al. A carbon footprint of textile recycling: A case study in Sweden[J]. Journal of Industrial Ecology, 2015, 19(4): 676-687.

[29]TABATABAEI M, HOSSEINZADEH B H, YANG Y, et al. Exergy intensity and environmental consequences of the medical face masks curtailing the COVID-19 pandemic: Malign bodyguard?[J]. Journal of Cleaner Production, 2021, 313: 127880.

[30]ZHANG Y, WEN Z, LIN W, et al. Life-cycle environ-mental impact assessment and plastic pollution prevention measures of wet wipes[J]. Resources Conservation and Recycling, 2021, 174: 105803.

[31]張宇婷,胡宇鵬,VORADA K,等.中國濕巾代謝分析及環境影響評估[J].中國環境科學,2021,41(11):5438-5445.

ZHANG Yuting, HU Yupeng,VORADA K, et al. Material metabolism analysis and environmental impact assessment of wet wipes in China[J]. China Environ-mental Science, 2021,41(11):5438-5445.

[32]周悅,葉翔宇,王曉蓬,等.化學纖維紡織服裝產品環境表現評價研究綜述[J].浙江理工大學學報(自然科學版),2022,47(5):642-648

ZHOU Yue, YE Xiangyu, WANG Xiaopeng. et al. Literature review of environmental performance of chemical fiber textiles and garments[J]. Journal of Zhejiang Sci-Tech University (Natural Sciences), 2022,47(5):642-648.

[33]豐翔,孫麗蓉,朱紫嫄,等.紡織產品生命周期評價研究進展[J].印染助劑,2022,39(10):1-6.

FENG Xiang, SUN Lirong, ZHU Ziyuan, et al. Research progress of textile products life cycle assessment[J]. Textile Auxiliaries, 2022, 39(10): 1-6.

[34]HUIJBREGTS M, STEINMANN Z, ELSHOUT P, et al. ReCiPe2016: A harmonised life cycle impact assessment method at midpoint and endpoint level[J]. The Interna-tional Journal of Life Cycle Assessment, 2017,22(2):138-147.

[35]畢延強,吳雄英,丁雪梅.天然纖維原材料獲取階段碳效應研究的若干基礎問題[J].絲綢,2023,60(1):16-22.

BI Yanqiang, WU Xiongying, DING Xuemei. Basic problems arising in study of carbon effects of natural fibers in the raw material acquisition stage [J]. Journal of Silk,2023,60(1):16-22.

[36]李新宇,唐海萍.陸地植被的固碳功能與適用于碳貿易的生物固碳方式[J].植物生態學報,2006,30(2):200-209.

LI Xinyu, TANG Haiping,Carbon sequestration: Manners suitable for carbon trade in China and function of terrestrial vegetation [J]. Journal of Plant Ecology (formerly Acta Phytoecologica Sinica), 2006, 30(2): 200-209.

Environment alimpact calculation and assessment of bio-based chemical fiber textiles

HU Xuerui1, HE Tingting2, PENG Yanyan2, DING Xuemei1

(1.College of Fashion and Design, Donghua University, Shanghai 200051, China;

2.China National Institute of Standardization, Beijing 100191, China)

Abstract:

Chemical fibers, as the most used fiber raw material for textile and apparel products, are obtained from petroleum, and the overuse of petroleum resources and excessive emission of carbon dioxide (CO2) have brought about a series of resource and environmental problems. Therefore, in order to reduce the dependence on fossil resources and to address global environmental issues and climate change, bio-based chemical fibers have become one of the raw materials of choice for future development as an alternative to petroleum-based fibers. Bio-based chemical fiber textiles are somehow considered as green fiber products in academic and industrial circles; however, there is no systematic analysis of accounting and evaluation of their environmental attributes.

Therefore, this paper systematically studied 2,382 related papers between January 2010 and June 2022 using statistical measures and content analysis, finding that the majority of existing studies focus on the development and performance of bio-based chemical fiber materials, with only eight papers using the LCA method to calculate the seven types of fibers: viscose, Lyocell, modal, bio-based PET, PTT, PLA, and synthetic spider silk. Among the eight papers, 87.5% of the research literature involves one or two stages of the product life cycle, of which the boundary from raw materials (planting) to fiber manufacturing account for the highest percentage (75%), followed by fiber production to waste disposal (37.5%), without involving the whole life cycle assessment. The accounting indicators focus on the global warming potential and acidification potential, and the bio-carbon storage accounting methods are still controversial, with different calculation methods yielding diametrically opposed results. The evaluation results indicate that bio-based chemical fibers are better than petroleum-based ones in terms of resource consumption and toxicity risk, but they may also have problems such as increased water pollution, increased land use, and impact on ecosystem quality. The environmental impact of bio-based chemical fibers in the production process is not significantly different from that of traditional petroleum-based chemical fibers and is mainly influenced by their different biological sources.

In general, there are large research gaps in the environmental impact accounting and evaluation of bio-based chemical textiles, and the existing research findings are not enough to prove the green attributes of bio-based chemical textiles. As for such questions as whether bio-carbon should be accounted for in bio-based chemical fibers and how to define the duration of carbon sequestration, it is suggested to determine the bio-cabron accounting method for this category according to the application areas of bio-based products. It is suggested that future life cycle assessment of bio-based chemical textiles in a broader consumer context and practical applications should be conducted on a multidimensional level.

Keywords:

biobased chemical fibers; environmental impacts; life cycle assessment; biogenic carbon storage

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