再生DTY長絲碳足跡核算與評價

關鍵詞：碳足跡；再生DTY長絲;影響因素；環境影響；產品規格

中圖分類號：TS101.1 文獻標志碼：A 文章編號：1001-7003（2025）08-0064-06

DOI：10.3969/j.issn.1001-7003.2025.08.008

紡織行業是中國國民經濟與社會發展的支柱產業，承擔著推動綠色低碳發展的重要責任。為響應國家2030年碳達峰和2060年碳中和的戰略目標，《紡織行業“十四五”發展綱要》明確提出降低單位產值能耗和碳排放，提高能源利用效率[1]。再生聚酯纖維的生產可以減少化石能源的消耗，減輕廢棄物對環境造成的污染，推動環境保護，促進循環經濟發展。2023年全球再生聚酯纖維的產量約890萬t，占市場份額的大約 12.5%^[2 。再生DTY長絲由回收的廢舊聚酯材料（如塑料瓶和廢舊紡織品）經過物理或化學方法加工而成，具備優異的物理機械性能，廣泛應用于紡織、服裝、箱包、地毯、醫療等領域，對其生命周期環境影響進行全面評估，對推動節能減排及綠色低碳技術的發展有重要意義。

碳足跡是一個廣泛使用的環境足跡指標，Weidema 等[3]將碳足跡的概念定義為一項活動中直接和間接產生的 CO₂ 排放量，或累積 CO₂ 排放量的質量。Hertwich等[4]將碳足跡定義為生產最終消費所使用的商品和服務中排放的溫室氣體的量。Larsen等[5]認為碳足跡更側重于消費而非生產，將其定義為地理邊界內商品或服務在生產、消費階段溫室氣體的排放量。根據現有的碳足跡研究進展，將碳足跡定義為某一產品或服務在其整個生命周期內排放溫室氣體的量或碳當量[6]。碳足跡作為一種測量人類活動釋放碳排放量的方法，已成為世界范圍內的研究焦點。現階段對再生聚酯纖維的環境影響評估多集中于案例研究。如劉奇汶等以再生滌綸長絲和原生滌綸長絲為分析對象，利用全生命周期分析方法量化分析生產各階段的環境影響及貢獻，結果表明，生產再生長絲的全球變暖潛勢少于生產同樣功能單位的原生長絲。Qian等[8]對比分析了原生和再生聚酯產品的碳足跡，結果表明，再生聚酯產品的總碳足跡約為原生聚酯產品的10倍。孫光亞等[9]基于生命周期評價理論，分析了聚酯再生紡織品的環境效益及其生產過程中的改進因素，比較了原生技術與再生技術生產相同功能單位聚酯產品的環境影響，研究發現，相對于原生技術，再生技術生產紡織品生命周期內溫室氣體排放、不可再生能源使用、人體毒性潛值、淡水生態毒性潛值等環境影響指標均有不同程度的下降。綜上所述，現有的研究主要集中在產品層面的再生聚酯纖維碳足跡核算與評價，但尚未針對再生DTY長絲這一具體產品進行深人分析，特別是缺乏對不同規格再生長絲碳足跡影響的深入探討。

本文選取4種不同規格的再生DTY長絲，基于碳足跡理論構建了再生DTY長絲碳足跡核算模型，通過實地調研獲取一手投入產出數據，對其生產加工過程碳足跡進行核算與評價，再分析不同產品規格對碳足跡結果的影響，從而對再生DTY長絲的生產提出碳減排建議。

1研究方法

1.1聲明單位和系統邊界

1.1.1 聲明單位

再生滌綸纖維生產方法包括物理法和化學法[10-11]。相比于化學再生法，物理法有著更低的環境影響和成本[12]。再生滌綸纖維包括再生滌綸長絲和再生滌綸短纖維[13-14]。再生滌綸長絲相較于再生滌綸短纖維具有優良的強度、耐磨性和尺寸穩定性，本文選取物理法再生滌綸長絲為研究對象。再生滌綸長絲包括再生POY長絲、再生FDY長絲、再生DTY長絲等多種種類[15]。再生DTY長絲經過拉伸和變形處理后，能夠提供較好的彈性，具有較高的耐磨性。其適用于多種紡織品制造，如服裝（尤其是運動裝、內衣等）、家紡（窗簾、床單）、地毯及產業用紡織品等[15]

根據GB/T24067—2024《溫室氣體產品碳足跡量化要求和指南》中的定義，產品功能單位是指用于量化產品系統功能的基準單位。對于可以實現多種功能的材料，難以明確界定統一的功能單位，需要使用聲明單位。 1000kg 的物理法再生DTY長絲可被加工成不同類型的終端產品，實現多樣化的功能用途，故采用聲明單位作為量化基準。本文選擇 1000kg 物理法再生DTY長絲作為聲明單位。

1. 1.2 系統邊界

本文評估產品為再生滌綸長絲，計算采用從搖籃到大門的評價方法，包括原材料的獲取和產品制造階段。本文的目標是探究再生DTY長絲生產階段影響因素，將研究的時間邊界界定為原材料獲取階段、紡絲階段和后加工階段。原料獲取階段包括廢舊塑料瓶的分選、粉碎和洗滌工序，紡絲階段包括瓶片干燥、高溫熔融、紡絲冷卻、集束上油和卷繞工序。后加工階段包括牽伸、加熱、拉伸、冷卻、假捻、網絡、定型、上油和卷繞工序。空間邊界包括生產過程中淡水、能源（電、水、蒸汽、天然氣）、物料等生產投入和廢氣、廢水、固體廢物排放產出。輔料及原料的包裝材料為非實質性貢獻，不在數據收集范圍內。可舍棄產品碳足跡小于 1% 的環節，但舍棄環節總的影響不應超過產品碳足跡總量的 5%^[16-17] 。再生DTY長絲的系統邊界如圖1所示。

圖1再生DTY長絲系統邊界

Fig.1System boundary of recycled DTY filaments

1.2 計算模型

采用基于自下而上分析對碳排放進行計算，根據生產1000kg 再生DTY長絲投入量和相應的 CO₂ 排放因子計算碳足跡，計算如下式所示：

式中： CF 為再生DTY長絲的碳足跡， kgCO₂e;AD_i 為排放源 i 的活動水平數據， ?kg：EF_i 為排放源 i 的排放因子， CO₂e/kg_?

1.3 數據收集

原始數據均為實地調研一手數據，由東部沿海省份一家產量穩定的再生DTY長絲生產企業提供。該企業通過了ISO9001質量管理體系認證、ISO14001環境管理體系認證，生產流程規范、產品質量符合行業標準，已獲得全球回收標準（GRS）認證，生產工藝符合嚴格的環保和質量要求，生產的再生DTY長絲產品已被廣泛應用迪奧、耐克、迪卡儂、阿迪達斯、優衣庫等多個品牌的服裝、鞋、包生產，為行業龍頭企業。選擇該企業作為研究對象具有一定的代表性和典型性。數據收集優先使用三級計量數據；三級計量缺失的數據，根據公司提供的年度與月度數據、現場實測數據及工藝流程卡上的數據進行測算；當上述數據均不可得時，采用設備操作人員的經驗數據進行估算[18-19]。本文收集的初級活動水平數據主要包括原材料的使用量、產品生產加工過程中的能源資源消耗、產品產量等。再生DTY長絲各工段排放源項目如表1所示。核算過程中各種能源和物料的碳排放因子主要來源于2022年度減排項目中國區域電網基準線排放因子和參考文獻[20]。

表1再生DTY長絲各工段排放源項目

Tab.1Each section emission source project of recycled DTY filaments

2 結果與分析

2.1 排放源分析

再生DTY長絲生產過程涉及各類能源和物料的投入使用，產生了相應的碳排放，本文以 1000kg 的135dtex/36f再生DTY長絲為聲明單位，計算其碳足跡的結果如圖2所示。由圖2可知，再生DTY長絲碳足跡排放源中，電力是第一大溫室氣體排放源，產生的碳足跡為 424.05kgCO₂e ，約占總體碳足跡的 71.9% 。這一顯著比例歸因于電力在再生DTY長絲生產全過程中的廣泛使用。

圖2再生DTY長絲各排放源碳足跡

Fig.2Carbon footprint of each emission source for regeneratedDTYfilaments

在原材料獲取階段，廢舊塑料瓶的分選與粉碎依賴于各類電氣化設備的運行，是構成電力需求的基礎。紡絲階段中，在預結晶與干燥工序，電力的消耗主要用于通過攪拌確保切片受熱均勻，避免粘連。在高溫熔融工序中，電力不僅作為加熱源將切片轉化為黏流態，還需維持電機運轉，以提供壓力促進熔體的均勻混合與加熱，確保熔體品質。過濾工序中，電力主要用于驅動增壓泵，以增強熔體輸送壓力，不僅有助于雜質的高效過濾，還有利于改善熔體的流變性能，提升產品質量。紡絲工序中，電力的連續供應是維持熔體溫度穩定、防止降解的關鍵。冷卻工序則依賴電力產生的冷卻風，確保熔體迅速凝固，形成纖度均勻的絲條。最后，卷繞工序中電力的消耗集中在卷繞機的高速運轉，以確保纖維結構的穩定性和纖度的一致性。后加工階段中，在牽伸工序，電力主要用于驅動第一拉伸輥運轉，該過程實現再生長絲初步拉伸。在加熱工序中，電力作為主要的加熱能源，對長絲進行熱處理，使絲線內部發生一定程度的結晶現象，以提升長絲的力學性能。冷卻工序則通過冷卻板的使用消耗電力，將纖維內部的分子結構進行穩定化處理，確保纖維在后續加工和使用過程中能夠保持良好的物理機械性能。在假捻工序中，電力主要用于驅動機器運行，特別是高速旋轉的假捻器，為絲線施加假捻，使長絲呈現特定的螺旋形態，增強了其結構穩定性和使用性能。熱定型工序是后加工階段的關鍵環節之一，變形后的纖維需再次經過熱定型處理，機器的運行同樣需要消耗電力，以進一步穩定其結構，確保纖維的尺寸穩定性滿足使用要求。在卷繞工序中，電力的消耗主要集中在卷繞機的高速運轉上。綜上所述，電力消耗在再生DTY長絲生產中扮演重要角色，是碳足跡排放的最大來源。

物料消耗產生的碳足跡為 130.77kgCO₂e ，占總體碳足跡的 22.19% ，排名第二位。其中，包裝材料產生的碳足跡最大，為 61.79kgCO₂e ，主要是包裝材料具有較高的碳排放因子，總使用量龐大，造成了顯著的碳足跡。消光母粒使用產生的碳足跡次之，為 48.36kgCO₂e ，盡管其消耗量相對有限，由于其碳排放因子較高，對整體碳足跡造成較大影響[21]。這一現象突顯了在物料選擇與使用過程中，即便用量適中，高碳排放因子的材料也能產生較大環境負擔，表明在物料供應鏈中采取減排措施的必要性。

基于上述分析，電力消耗是影響再生DTY長絲全生命周期碳排放的關鍵因素。因此，轉向清潔電力（如風能、太陽能光伏和核能）是降低再生DTY長絲碳足跡的有效途徑。本文對該企業進行了深度調研，發現其在生產過程中已部分采納了光伏電力，光伏電與傳統電力的使用比例大致為 1：9 。這一舉措使得產品的總體碳足跡得以降低約 6.13% 。倘若企業能夠完全依靠光伏電力供電，預期的產品總體碳足跡將減少約 61% 。

2.24種長絲各個階段碳足跡

再生DTY長絲的規格主要由長絲線密度和單絲根數決定，其中不同規格主要體現在長絲線密度的差異上。本文中，被調研企業生產的再生DTY長絲的規格主要為83dtex/72f、111dtex/72f、167dtex/48f、333dtex/96f。并以白色再生DTY長絲為對象，對4種規格產品的碳足跡進行核算，研究結果如圖3所示。研究結果表明，規格為83dtex/72f的再生DTY長絲碳足跡最大，為 1301.61kgCO₂e ;排名第二的是規格為111dtex/72f的再生DTY長絲，碳足跡為 1092.26kgCO₂e ；排名第三的是規格為167dtex/48f的再生DTY長絲，碳足跡為960.72kgCO₂e ;規格為333dtex/96f的再生DTY長絲碳足跡最小，為 761.32kgCO₂e 。綜上可知，碳足跡隨長絲規格的增大而減小。

圖3不同規格再生DTY長絲碳足跡

Fig.3Carbon footprint of recycled DTY filaments of different specifications

不同規格再生DTY長絲產生碳足跡不同的主要原因是電力消耗產生的碳足跡差異。這種電力消耗的差別，主要體現在紡絲和后加工兩個階段中。在紡絲階段的熔融工序中，螺桿機對再生聚酯切片進行加熱，使其變為黏流態。隨著再生長絲纖度的減小，對熔體流動性能的要求也隨之提升，同時需要降低結晶度，這意味著消耗更多的電力，以提供充足的熱量和達到更高的溫度標準，從而滿足高品質熔體的要求。在過濾工序，規格愈小的再生長絲，其熔體的純度要求愈高，即含有的雜質必須更少。這意味著在過濾過程中，增壓泵需施加更大壓力，以確保雜質的有效濾除，這一過程消耗的電力也相應增加，從而產生更大的碳足跡。在紡絲工序，規格更小的再生長絲要求熔體溫度更高。為了使熔體溫度的波動范圍控制在極窄的 1～2% ，電加熱設備需消耗更多的電力以供給所需的熱量，這會導致碳足跡產生的增加。在后加工階段，由于不同規格的長絲紡絲速度存在差異，通常規格較大的長絲具有更快的紡絲速度。在消耗相同電力的情況下，較高的紡絲速度能夠產生更高的產量。因此，在達到相同產量的前提下，規格越大的長絲所需的電能消耗相對越低。

綜上所述，再生DTY長絲的規格越小，其生產過程中的碳足跡就越高。因此，企業在追求產品精細化的同時，應當審慎考量市場需求與環境保護之間的平衡，采取有效的節能減排措施，以實現可持續發展的目標。

3結論

為開展DTY長絲碳足跡核算與評價，本文對再生DTY長絲從原材料獲取到工業制造階段的碳足跡進行了核算。通過碳足跡評價識別出更為明確的碳排放貢獻者，從而提出更有價值的節能減排策略。主要結論如下：

1）再生DTY長絲生產過程涉及各類能源和物料的投入使用，電力消耗產生的碳足跡最大，占產品碳足跡的 67.84% 。其次為物料消耗產生的碳足跡，其中包裝材料產生的碳足跡最大。

2）規格為83dtex/72f的再生DTY長絲碳足跡最大，為1301.61kgCO₂ e。規格為333dtex/96f的再生DTY長絲碳足跡最小，為 761.32kgCO₂ e。整體而言，再生DTY長絲碳足跡隨長絲規格的增大而減小。

3）計算表明，若調研企業能夠完全依賴光伏電力供電，預期的產品總體碳足跡將減少約 61% 。采用清潔電力（如風電、光伏電、核電等）可以顯著降低再生DTY長絲的碳足跡，從而促進環境的可持續性。

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Carbon footprint calculation and assessment of recycled DTY filaments

ZHAO Niannian1，WUYing1，LIYi2，3，4，CENKechao，JINMengjie1 （1.SchoolofFashionDesignamp;Engineering，Zhejiang Sci-Tech UniversityHangzhou310ol8，China;2.FashionDepartment， Ningbo University，Ningbo315211，China;3.Academyof Artsamp;Design，TsinghuaUniversity，Beijing10084，China; 4.Youngor GroupCo.，Ltd.，Ningbo 315153，China；5.Cixi Xingke Chemical FiberCo.，Ltd.，Cixi315300，China）

Abstract：Thetextileindustry，asavital componentofnational economicand social development，bears thecrucial responsibilityof transitioningtowardgreenandlow-carbonpractices.Chemical fibers，predominantlyderived from petroleum，arethe most widelyused materials intextilesandapparel.Theexcessiveutilizationof petroleumresources and non-recyclable disposal methodssuchaslandfilingand incinerationofwastePETproducts haveledtoaseriesofresource andenvironmental chalenges.Theproductionofrecycledpolyester fiberscanreducerelianceonfosil fuels，minimize wasteemisions，andpromoteenvironmentalprotectionaswellasthedevelopmentofacirculareconomy，aligningwith greenand low-carbonrequirements.RecycledDTY（drawn textured yarn）filamentsarepolyester fibersobtained through physical orchemical treatmentof wastepolyestermaterials.These filamentsnotonlyexhibit excellent physical and mechanicalpropertiessuchashighelasticity，tensilestrength，andwearresistancebutarealsowidelyapliedinthefieldsof textiles，clothing，luggage，carpets，among others.Conducting acomprehensive life cycle assessment（LCA）of their environmental impactisof significantimportanceforadvancingenergyconservation，emisionreduction，and the development of green and low-carbon technologies.

This studyconductsacarbon footprintassessmentoffour specificationsofrecycledDTYfilaments byestablishingalife cycleassessmentmodel basedoncarbon footprinttheoryTheaccounting processincludes defining thefunctionalunit （ 1000kg of physically recycledDTY filaments）andsystem boundaries，developing calculationmodels，and collecting data.The timeboundary is fromcradle tograve，encompassing stagessuchasrawmaterialacquisition，spinning，and postprocesing.Thespatialboundaryreferstoalltypesofmaterialinputsandoutputsinvolvedintheproductduringthetime boundary，including energyconsumption（oil，naturalgas，electricity，steam，etc.）andresource consumption（raw materials，chemicals，waterresources，etc.）．Data colectionshould ensureaccuracyandcompleteness，involving actual measurementdata，estimateddata，andempiricaldata.Byconductingfieldresearch toobtaininput-outputdata for the productionprocess ofrecycledDTYfilaments，weevaluatethecarbonfootprintof theirproductionand procesing，analyze theimpactofdiferent product specificationsonthecarbonfotprintresults，andproposecarbonreductionsuggestions for the production of recycled DTY filaments.

Resultsshowthat the production processofrecycledDTYfilaments involves theuseof various energiesand materials， with the carbon footprint generated by electricity consumption being the largest，accounting for 67.84% of the total product carbonfootprint.Thesecondlargestcarbon footprintcomes from materialconsumption，withpackaging materialscontributing themost.Amongthefourspecificationsstudied，the83dtex/72frecycledDTYfilamenthasthehighestcarbonfootprintat ，while the 333dtex/96f recycled DTY filament has the lowest carbon footprint at 761.32kgCO₂e Overall，the carbon footprint of recycled DTY filaments decreases as the filament specification increases.

Theresultsdemonstratethatacomplete transitiontophotovoltaicpower generationcouldreducethelifecyclecarbon footprint of the investigated productsby 61% compared to conventional energy sources.Comparative analysisreveals that adoptingcleanenergyalternatives，includingwind，solarandnuclear power，significantlydecreasestheenvironmental burdenofrecycledDTYfilamentproduction.These findingsestablishapractical technological frameworkforlow-carbon transformationinthetextileindustry，oferingsubstantialimplicationsforpromotingsustainabledevelopmentinthesector.

Key Words：carbon footprint；recycledDTYfilament；influencing factors；environmental impact;product specification