纤维素在纺织技术中的应用——生物经济的机遇？

S. Kammler， S. Schriever

亚琛工业大学 纺织技术研究所(ITA)(德国)

1 调研方案

为了对纺织工业中纤维素的使用提出针对性的问题和意见，本文与亚琛工业大学技术与组织社会学(STO)的教授合作，以专家访谈和书面陈述的形式进行了非代表性调研。此外，纺织研究领域的知名企业与院校也参与其中，这包括Vaude公司、Puma公司、Decathlon公司、Bozzetto公司、Lenzing公司、Dienes仪器公司、Enka公司、KNN纤维素公司、NCPartnering公司、Jena贸易公司、Fraunhofer研究院、荷兰应用科学研究组织(TNO)、Alto大学、Aarhus大学、Hasselt大学、Bremen大学、nova研究所政治与生态创新公司、Shahid Beheshti大学及Scripps海洋研究所(图1)。

图1 参与调研的机构(按照各自生产与研究活动的重点划分)

2 结果与讨论

为提高生物基纤维(尤其是纤维素纤维)的市场占有率，大多数调研参与者呼吁对石油开采成本采取后续定价的监管措施，使原油开采成本受环境污染和温室气体排放的影响。这将导致石油基纤维的价格上涨。相对而言，纤维素纤维将更具竞争力。如果再引入CO2排放税，则总体上将对生物基纤维的发展更为有利。

农业废弃物或二手纺织品等可回收材料，是一种具有高成本效益的原材料。使用回收材料需要关注从中获取的纤维素的品质，如聚合度或木质素等次成分的含量。由于目前木质素主要用于燃烧以提供热能，因此，可通过增值木质素的方式来降低纤维素的原材料价格。除原材料成本外，与传统合成纤维相比，规模经济也将提高纤维素纤维的竞争力。从宏观经济的角度来看，完整的工艺流程可进一步地降低纤维素纤维的价格，例如，对于初期某一项成本较高的工艺，随着生产过程的持续进行，其成本将随之缩减。经过良好的化学改性的纤维素纤维，可通过占领许多市场规模较小的、对价格敏感度较低的产品的细分市场，提高市场占有率。同时，促进客户间对于纤维素纤维应用的可持续性沟通，也可降低终端客户的价格敏感度。在客户中宣传推广纤维素纤维的品质及生产工艺可持续的环保理念，可进一步增强这种效果。据专家介绍，其实大多数客户并不清楚纤维素纤维到底是什么，他们通常对纤维素纤维带有成见，这主要是早先纤维素纤维过时的、不环保的生产工艺造成的。创新的可持续性生产工艺，以及统一且便于理解的关于其对环境平衡具有积极作用的认证，是解决这一问题的方案。

新式直接溶解工艺被认为是环保且高效的。而衍生工艺尽管需要更多的工序，但可使纤维具有更多的改进可能性并提供更广泛的纤维特性。基于这些原因，前述两种工艺类型可能会在未来一段时间持续发挥作用。由于纺丝溶液中可溶性纤维素的最大含量受限，这限制了前述两种工艺的效率，因此，未来熔体成形工艺可能会取代现有的两种工艺。节能、节约化学品、脱碳流程的合并均应确保工艺的效率。在合并流程步骤时，区域组件非常重要，可以避免重复的基础设施投入和较长的运输路径。未来，纤维素纤维纺丝工艺应该是可循环的，这主要取决于可回收纤维的使用、预消费纤维和原材料废料内部回收利用的实现可能性、二手纺织品作为原材料的使用，以及自然条件下可生物降解纤维的使用。

科学研究开展得不够深入及工业接管项目太晚，导致研究中技术和应用的转移相当困难。造成这一现象的原因有：资金过早结束、信息状况不佳或经济形势窘迫。经济竞争会使有用的技术发展放缓，从而避免新竞争对手的出现。例如，科研机构会在合作伙伴、项目资金及科研补贴方面展开竞争，这对新兴机构而言，是一个发展障碍，因为现有科研机构提供的服务价格可以远超新兴机构的能力接受范围。在产学研合作中，一方面，科研机构为其知识的出售争取尽可能高的价格；另一方面，工业机构则试图以尽可能低的成本获取知识，这造成了相互竞争而非相互合作的局面。因此，专家呼吁在行业内实现更好的合作，通过共同成本的方式创造出可以共享的知识，使行业整体发展得以提升。这样的合作方式也非常值得推广到整个纺织行业中。

3 结语

通过专家访谈和书面陈述形式的调研，讨论了使用纤维素纤维替代石油基合成纤维的问题，提出了多种想法、措施和研究方案。专家认为，使用回收材料、对石油开采成本采取后续定价策略、加强客户对于可持续性的沟通、提高工艺的可回收性、缩小科研与工业之间的研发差距，以及改善行业内的合作，包括以共同成本的方式共享知识，上述这些研究方案的执行，可促成纤维素纤维替代石油基合成纤维的实现。