从废旧纺织品回到塑料的商业价值
蒋南青/文 一、创造废旧纺织品回收再生的商业价值
在循环经济中，通过循环模式创造经济效益是至关重要，任何依赖补贴的项目都难以持久发展。因此，废旧物品的回收与再利用需要具备经济可行性。
从规模上讲，在全球纤维产量中，合成纤维占比达到64%，植物纤维为28%。中国是全球最大的纺织服装生产国和消费国，纺织纤维加工总量占全球的50%以上，2021年全国聚酯纤维产量约为 6000 万吨，占全球产能的 57%。每年纤维消费总量约3000万吨，人均纤维消费量约22.4公斤，同时随着快消品时尚的发展，产生大量废旧纺织品， 每年产生的废旧纺织品达到2000万吨。
图1：2021年全球纤维产量（百万吨）
2023 年全球纺织品回收市场规模为 57.6 亿美元，预计将从 2024 年的 60.8 亿美元增长到 2032 年的 84.9 亿美元，预测期内复合年增长率为 4.3%。我们看到衣物大多由化纤制成，其自然降解过程极为缓慢，尤其是聚酯纤维，降解时间长达120年，对环境造成严重负担，由此服装是固废中重要的一类。废旧纺织品的回收再生具有重要的环境价值，因为化纤原料主要来自石油，回收有助于节约资源，减少焚烧避免产生碳排放，减少填埋有利于环境保护减少土地占用，保护人类健康，废旧纺织回收再生提供社会就业，所以废旧纺织品再生还具有重要的社会价值。
二、废旧纺织品回收再生的技术难度
废弃纺织品主要分为废纺和旧纺两大类，两者的区别在于，废纺是指工厂加工过程中剩余的边角料，旧纺是指消费后废弃的纺织品。当今在全球可持续发展的背景要求下，欧盟、品牌及国际企业普遍倾向于从废旧纤维再回到纤维原材料的闭环方式，而实现纤维到纤维则主要集中在技术问题。
为了满足服装不同功能需求，纺织品通常采用多种材质混合制作，而纺织品种类繁杂则为回收利用带来困难。以纤维为例，其涵盖了化学纤维和天然纤维两大类别，其中涤纶、氨纶、锦纶、丙纶、乙纶、黏胶等化学纤维均包含在内。从材料角度来看，如果单一材料是可以实现再生工艺，一旦是复合材料就很难处理，这是导致废纺品难以利用并且难形成市场化很重要的一个因素。
在实现材料分离方面，国内的技术处于国际领先地位。废旧纺织品中涤纶占整个纺织品成分的百分之六七十，目前许多行业的制服以及运动服装皆采用纯涤纶材质，军服、校服、家纺以及工业土工布及汽车内饰等皆可用作原材料，来源相对丰富。涤纶名为聚酯纤维，即饮料瓶所用的PET材质。由于纺织品中含有大量助剂和染料等非纤维成分，这些杂质在纺丝过程中难以去除。首先的问题是将涤纶材料从服装中分离的技术。如安徽天助公司将涤纶与棉材料实现分离。第二个问题在于，纤维使用后品质就会降级，再次纺丝将无法满足产品的要求，因此，纤维使用后的再生无法生产长丝，国内的企业如江阴大中元特种化纤将之再生成短纤。纺丝工艺精细，仅为十几个微米，任何杂质都会导致断丝，因此，纤维到纤维的循环过程极为艰难，由此化学方法进行再生成为最为高端的技术。如浙江佳人材料采用化学回收的方法将PET涤纶从纯涤纶服装中再生，但在成本方面目前仍然比较高。
三、纤维变回塑料的塑料合金
我们看到聚酯材料的主要应用是食品包装和纺织品，在PET瓶到瓶的再生上，但技术上已经成熟。虽然PET产品用途不同，但材料本身是一样的，由此提出另外一个技术路径就是将废旧纺织品还原回到塑料状态，其应用范围更为宽广，因为生活处处都离不开塑料，若能实现纤维到塑料的再生，则产品应用领域就大大增加。
因此研究团队对工艺进行创新，首先进行分拣操作，分离出纯净涤纶，并添加必要的添加剂及助剂，再利用特殊专业设备制成复合材料，所谓的塑料合金就此诞生。废旧纺织经过复合处理后可以注塑成塑料合金制品，PET/PE合金的性能表现优异，拉伸强度也相当出色，实测表明，PET与PE、PP、PA等均可实现复合，完全可以替代ABS、工程塑料甚至普通PP塑料。凭借这项技术使废旧纺织更加容易成为塑料，且可达到预期效果。
生产这种塑料合金需要专门的设备。研究团队又开发出双螺杆挤出生产线，通过特殊的设备定制，其所制造的塑胶颗粒具有优良的光泽度和密度。完成初级颗粒制造后，后续工作便相对简单。以颗粒制成的板材便是成型工艺的成果。通过这种技术我们可制作各种塑料制品并充分发挥其功能。
图2：废旧纺织品再生的塑料合金产品
图3：塑料合金生产线示意图
四、纤塑复合材料
然而市场上并非都是纯涤纶衣物，混纺衣物中包含涤棉比例约为65:35，还会有其他锦纶以及氨纶等多种材质。除了纤维之外，纺织品还涉及到印染、染料、添加剂、拉链、纽扣以及各种标签等多种辅助材料，这些都对其回收利用带来极大的挑战。此类复杂情况的回收再生变得很棘手，混纺仍占据相当比例，为了应对混纺产品功能要求，又很难改变材料的成分。因此，研究团队提出了复合材料FPC（纤塑复合）并可以替代木塑材料（WPC）的新理念。废旧纺织品再生成为型材，可用于建筑材料或者托盘。2019年团队研发出一款利用废旧混纺纤维与废旧聚乙烯膜（PE）混合打造的托盘，性能优越且由于全部为废弃物再利用。由于材料来源低廉，在成本上有着相当的竞争力。
图3. 废旧纤维再生的托盘
这项技术的主要特性有三点：
首先，在制造型材时，木塑（WPC）一般情况指的是木粉加上聚丙烯或聚乙烯复合，用废旧纺织品替换木粉与聚丙烯/聚乙烯结合，废弃纺织品与聚丙烯/聚乙烯是两种性质截然不同的材料，一者为极性，另一者为非极性，即油性与水性无法兼容，故需借助优质的相容剂使二者形成网络结构或关联，从而制成复合材料。
第二，PET及PE的熔点差异较大，导致生产工艺需进行适当调整。为此，研究团队开发了特殊的相容剂，实现了挤出过程中的反应性接枝和物料分散，以控制聚合物的分散性。
第三，由于PE与PET的熔体特性存在显著差异，为适应此工艺还需要对设备进行定制化设计。此外，团队已成功申请了一项纤塑复合材料发明专利。
WPC作为传统木塑材料，用木粉和塑料混合，已是减少对木材依赖的改进，但木塑中木粉含量仍高达60%—70%。而废旧纺织替代方案则彻底有效减少了对木材的依赖，有助于保护森林资源，降低碳排放。其次，由于木粉与塑料粉之间的差异巨大，难以混合均匀，需要经过干燥、研磨以及表面偶联等复杂处理，成本较高，木粉仅起到填充作用，无法提高材料的强度。使用废旧纤维代替木粉，能实现有机与有机的良好结合，进一步提升了产品性能。由于纤维与木粉的性质不同，纤维能在产品内部形成网络结构，从而使其性能优于WPC产品。通过将废弃物转化为性能优良的产品，实现资源的高效利用。由于性能优越，产品售价较高，且均为有机物，不易发霉变质。可用于建筑、包装、运输、汽车工业、办公家具、体育设备等各种实体木材或塑料制品应用领域，如地板、花箱板、装饰板域，甚至家庭装修，公园花廊、活动板房等场所皆可采用，且具有较好的商业价值和绿色属性。如上海纤循新材料有限公司已将技术进行产业化应用，并结合前端废旧纺织品回收，利用纤塑制造无废小屋，实现废旧纺织品从社区回收到产品的闭环利用。
从商业角度来看，WPC在海外市场较为受欢迎。随着“以塑代木”理念的深入人心，废旧纺织品逐渐取代木粉，成为更为环保、性能更佳的选择。同时，该产品还能有效利用固体废物，满足市场需求的同时，兼顾生态效益和社会责任。因此，预计需求将保持良好态势。此外，产品成本相对较低。只需将废旧纺织品与回收的聚乙烯薄膜或聚丙烯等材料混合，即可实现100%可循环利用，并将二氧化碳固在木板中，是一种固碳利用方式，且可以不断回收再生。
五 推动废旧纺织回收模式
废旧纺织品在再生技术和产品方面取得很大进展，回到关键问题是前端的回收模式。过去的产业模式较为低端混乱，对环境和安全构成危害，如‘黑心棉’。近年来国家各部门对此高度重视，出台了多项相关政策，如循环经济发展规划、塑料污染治理方案以及工信部、发改委等机构的推动。2022年国家发展改革委、商务部、工业和信息化部三部门联合发布《关于加快推进废旧纺织品循环利用的实施意见》，去年年底，发改委针对废旧纺织品进行了专项调研。
在形成废旧纺织品回收再生产业化的经济模式，仍需要政策对废旧纺织品利用的推动，作为固废的正规回收，特别是对于家纺，制服这些材料，鼓励形成品牌—回收—再生的联盟链条，以实现回收规模的经济效益，打造出优质高效的低碳产品，根本解决废旧纺织品的废弃问题。
图4. 发言嘉宾李书润博士
本文基于太原工业学院李书润教授在2023年绿色低碳纺织品与包装循环创新大会的发言基础上整理改编。