“双碳”背景下校服产业绿色化转型的挑战与对策

段雪景，张晓强，张 瑜，龚 龑,2，沈亚萍

(1.新疆大学 纺织与服装学院，新疆 乌鲁木齐 830046； 2.北京服装学院 材料设计与工程学院，北京 100029；3.中国纺织信息中心，北京 100020)

全球气候变化是21世纪人们面临的巨大挑战之一[1]，其在威胁人类生存环境的同时，也在影响着全球经济发展和地缘政治格局[2]。因此，在大危机形势下，加快温室气体减排已成为全球各国的责任。我国力争在2030年前实现二氧化碳排放总量达到峰值，2060年前实现碳中和[3]。在碳达峰碳中和(以下简称“双碳”)背景下，各行业高碳的技术和产品将被淘汰，同时催生低碳技术和产品，风险与机遇并存。

纺织服装行业作为我国传统支柱产业、重要的民生产业和创造国际化新优势的产业[4]，在推动“双碳”目标进程中起着重要作用。然而我国作为纺织品生产大户，每年排放的温室气体约12亿t，远超所有国际航班和海运排放的总和。“双碳”目标下，国内纺织服装业面临的减排压力较大。目前，各研究学者除了不断研究环保新材料、新技术外，运用生命周期评估法对纺织品进行碳足迹评估，从而针对性实现某环节减排，其中以棉纤维类纺织产品的研究案例最多[5]。同时，在“双碳”背景下，欧利惠提出推动当前服装产业发展的关键动力是科技创新[6]。

对于服装领域中的细分产业——校服的相关研究包括面料染整绿色化技术开发[7]、校服绿色化设计开发等[8]。但校服产业整体实现绿色化发展的相关研究较少。因此，为进一步减少校服产业资源消耗和碳排量，积极响应“双碳”号召，本文通过整合现阶段国内校服产业发展现状，对“双碳”背景下校服产业实现绿色转型要面临的主要挑战进行分析总结，提出现阶段校服产业绿色化转型对策，旨在为校服产业全面绿色低碳转型提供方向和思路。

1 校服产业绿色化转型必要性

1.1 校服产业发展现状

1.1.1 校服市场

根据国家统计局的数据显示，2017—2020年，我国中小学在校生人数从1.85亿人提升至1.97亿人，各级各类学历教育在校生人数从2.70亿人提升至2.89亿人。《2019中国校服产业白皮书》显示，中国校服市场需求规模约为1 130～1 250亿套[9]。新一代校服的市场在未来10年将有20倍以上的增长空间[10]。随着2021年三胎政策的放开，未来我国的出生率有望抬升，在校生人数有望进一步增加，这为校服产业带来了可观的增量空间。

1.1.2 校服质量安全

学生正处于生长发育期，其贴身穿着的校服成为“第二层皮肤”，因此校服的安全、标准和美感相比其他品类服装会更加严格。2013年上海“毒校服”事件的发生，促成和加快了校服标准的颁布实施GB/T 31888—2015《中小学生校服》是中国首个专门针对中小学生在校日常统一穿着服装的标准。实现了中国校服标准的从无到有，有效规范了中小学生校服市场，提升了我国校服的质量。但近几年，校服抽检中仍存在不合格校服。校服具体常见不合格项目及不合格率如图1所示[11-12]，主要不合格项目为水洗后外观和耐光色牢度，其次为水洗尺寸变化率、绳带及使用说明，其余项目不合格率均在6%以下。可以看出，校服质量安全问题主要在于面料。由于中国校服产业市场分散，长期以来形成以小作坊利益圈层、半封闭拼低价为主的竞争状态；且行业处于技术含量偏低、能耗偏高的产业发展状态，导致校服面料生产易存在不合格的现象。面对巨大的校服市场，生产不合格校服不仅对学生健康造成影响，其生产过程及不合理回收淘汰后校服的现象也会对环境造成影响。

图1 校服常见不合格项目及不合格率Fig.1 Commonly failed items and failure rate of school uniforms

1.1.2 校服产业污染

对于当前的校服产业来讲，其生产链较复杂，且其中的每一个环节都可能对环境造成污染。传统的校服面料一般采用涤纶或涤/棉混纺，每生产1件崭新校服，其背后是巨大的耗能：制作1件棉衬衫平均排放13 kg CO2、2 700 L水；1条重约0.4 kg的涤纶长裤，从原材料的生产到使用，要消耗约200 kW·h的能源，相当于排放47 kg的CO2[13]。3亿名左右的在校生，按照每名学生2套校服统计，将需要6亿套左右的校服。如果1 kg的原材料可织布7.5 m，则一套校服用布约2 m，消耗材料约0.27 kg，那么约15.7万t的原材料才能满足6亿的校服需求，将会产生不小的耗能。而目前一些新兴环保面料的生产技术有效减少了碳排放，如“零染”色纺面料，即采用不染色的纤维原液着色技术。与传统面料相比，“零染”色纺面料每平方米减少了26%的碳排量，节约72%的水量，最大程度减少了环境污染。

1.2 “双碳”背景下绿色化转型的必要性

校服不同于其他服装，更具有教育意义。校服作为校园文化的媒介，自身价值远超过一件普通的衣服。校服产业在设计、生产、使用等环节产生的二氧化碳，不仅对校服产业经济效益产生影响，阻碍绿色化转型进程，同时对全球的自然环境和资源也会造成不可逆的影响。随着《2019中国校服产业白皮书》的发布，校服发挥美育教育功能，绿色化、品牌化转型发展将成趋势[9]。

绿色化发展使校服在健康和环保方面得到改善，为学生提供更好的成长环境，对行业的发展产生积极影响。同时，在促进碳减排过程中，可以帮助中国校服产业提高工业全要素生产率，向数字智能化生产方式发展，培育新的商业模式[14]。在“双碳”背景下，校服企业对碳资产管理得当，可以帮助减少企业运营成本、提高企业竞争力。当前“双碳”目标，成为国家和企业未来30～40 a的低碳发展目标，是实现绿色化转型的动力。所有企业及供应链将持续开展碳排放“核算+减排+披露”。校服产业将以校服为载体，与供应链生产的各个环节产生环保链接，让环保理念在校园内生根发芽，植根每一位学生的内心。

因此，面对千亿市场容量的校服产业，其绿色化转型是必经之路。目前新疆大学纺织与服装学院、北京服装学院以及苏美达伊顿纪德、优卡校服等企业，在“双碳”目标的推动下，为促进校服行业向品牌化、绿色化、精细化的优质方向发展，致力于环保校服面料研发、绿色校服设计、供应链减排等，将低碳安全的校服推进大众视野。

2 校服产业绿色化转型面临的挑战

2.1 低碳意识薄弱

近两年，服装原料的价格大幅度上涨，而各地政府对校服行业的价格限制还停留在较低水平。因此，大多数校服企业为追求大量利润，而忽略校服本身质量问题，对校服的绿色发展更是无暇顾及。甚至有部分企业做出假象，打着低碳的旗号卖产品，存在“口号减碳”“概念减碳”等现象[15]。其没有真正意识到国家发展大趋势以及绿色化发展对促进企业自身发展的重要性，对低碳的认识还有待深化。另外，绿色化转型前期需要投入大量的人力、物力、财力和科学技术作为支撑，大多数中小型校服企业难以承担，对低碳绿色转型往往是望而却步。因此，发展绿色校服产业，企业自身不仅需要加强低碳发展意识，引进科技支撑。政府也需要加大资金支持，鼓励企业生产低碳校服。此外，随着80、90后父母消费能力、审美意识和教育观念的提高，优先考虑的因素已从价格逐步转向质量和舒适度[16]，地方政府应根据当地情况“放宽”校服价格限制。把绿色低碳发展上升到巩固服装强国的高度，实现低碳发展意识深入每个人心中。

2.2 未形成低碳校服标准

目前，校服企业对低碳服装的理解都是比较模糊的。对于一件校服，从原材料获取到纱线、面料生产，整个过程会产生多少碳排放，还没有具体的考核指标，缺乏相应的检测技术和检测标准，未能给企业提供低碳校服标准参考。目前，GB/T 31888—2015《中小学生校服》标准，已经成为校服生产最基本的标准，但不足以满足“双碳”时代的要求与学生的需求。为使校服产业品牌化，加快绿色转型，制定高于国家标准的企业标准是必不可少的。校服龙头企业、政府、高校应在此基础上对现有的校服产业链建立一个适当的低碳标准，对产业从上游到下游的碳排放进行监控限制。

2.3 废旧纺织品回收利用率低

中国每年能产生至少600万t左右的废旧纺织品，并以每年超过10%的速度增长[17]，而循环利用率却不到15%[18]。其中，由于学生群体生长速度快、升学转学换校服等原因，使校服更新速度加快，导致中国每年淘汰掉的校服远超过2亿套，造成大量废旧纺织品浪费。而校服产业由于生产机制、回收体系等方面不完善，使得校服再循环利用率无法提升，传统废旧校服回收方式如图2所示。目前工业化生产的校服被废弃后，多以焚烧、填埋的方式处理，会有破坏环境的风险。但废旧校服来源明确、成分相对单一，相比其他纺织品比较容易集中处理并高价值再利用，有希望成为提高废旧纺织品循环再利用的突破口。

图2 传统废旧校服回收方式Fig.2 Traditional ways of recycling used school uniforms

3 校服产业绿色化转型发展对策

3.1 深化绿色校服设计

对于校服设计，要符合绿色设计的4点要求：可简化、再利用、可回收和可降解[19]，在最大程度上减少对环境的危害。目前，在服装绿色设计过程中，还没有能完全达到绿色环保目的的设计理念和方法[20]。因此绿色校服设计任重道远，需要在面料、结构、工艺等细节方面不断深入。

面料是一件校服的基底，也可以说是校服产业变革的全新起点。作为低碳实施的标榜，2022年冬奥会完美诠释了绿色低碳，校服企业可从中学习借鉴新面料和新技术。如奥运雪板的板底由超高分子量聚乙烯纤维(UHMWPE)制成，UHMWPE作为世界三大高性能纤维之一，超轻超硬，具有优良的力学性能，且耐冲击、耐磨、耐化学腐蚀等[21]。根据中国化工经济技术发展中心统计，2021年全球UHMWPE纤维总产能约9.5万t/a，预计到2026年全球UHMWPE纤维产能将达到13.5万t/a。将其与棉混纺，生产夏季校服T恤、短裤等，具有穿着凉爽、不发臭的特点。不仅环保，其耐磨、耐切割性也较好，可增加校服延穿性能。但UHMWPE纤维相比传统的校服用纤维而言，还存在成本高，生产效率低的问题。校服企业可根据需求适当减少UHMWPE纤维的混纺比例来降低校服面料的生产成本，提高生产效率，从而开发出量大面广的校服产品。

还有一些领头企业不断开发环保面料，如飒美特公司研发的新型生物基面料—泰纶(PA56)，即通过将玉米等生物质原料升级再造，研制成的新型生物基面料。每使用1 t生物基PA56面料，将比生产1 t原始锦纶节省原油约159 L，减少CO2排放量6.5 t。飒美特冬季校服均采用此面料，可以被再次利用，循环使用后并不增加碳排放，从而形成一个“面料闭环”。根据市场预估，到2025年，PA56的年生产能力可达50万t，将培育出千亿级的产业链，为校服面料转型助力。除面料外，在校服结构设计中可增加创新性，加入“隐藏量”设计或“成长式”设计，使校服实现一衣多穿，延长校服使用周期；校服的加工工艺设计以选择易于反向处理、流程简单、低污染的为主，如采用彩棉，可减少印染产生的废气废水。

3.2 引入生命周期评估(LCA)

生命周期评估(LCA)[22]是一种评价一个产品系统(或是一项服务)在生命周期的整个阶段(以校服为例，包括校服的原材料种植、纺纱、织布、后加工、生产、运输及销售和使用、废弃过程)对环境影响的方法，是校服产业绿色发展的理论基础之一。

校服产业可引入全生命周期视角，运用LCA方法建立低碳校服标准体系，实现碳排放评估和量化。校服企业可先具体落实碳减排与碳中和目标，通过LCA软件工具，搭建自己校服产品的生命周期碳足迹数据库，构建核算标准，形成行业报告等，从而实现碳排放可视化，用于校服从原材料获取、产品生产直至产品使用后的处置，运用LCA落实低碳校服环节图见图3。

图3 运用LCA落实低碳校服环节图Fig.3 Diagram of the implementation of low carbon school uniform using LCA

经过审核认证的绿色校服会添加一个碳足迹标签，明确标明产品从原材料获取到产品使用或从原材料获取到产品废弃处置的累计碳排放量，以此加快校服绿色产品认定的发展。同时，政府且严格把控，鼓励学校采购绿色认定的校服产品，促使企业加快绿色转型升级，推动低碳创新发展。碳标签的重要性体现在环境政策的扩展和碳足迹测量的推广上[23-24]。碳标签是生态标签的一种形式，通过建立一个市场机制来奖励制造商减少温室气体排放，已经获得了一些认可[25-26]。英国剑桥大学研究发现，1件250 g的纯棉短袖，从棉花种植到消费者使用之前其生命周期的正常碳排放足迹约为3 kg。而宁波太平鸟时尚服饰股份有限公司在发布的一件新疆棉印花T恤上挂了一个碳标签，消费者即可通过扫描标签上二维码实时查看其从棉花采摘到最后做成成衣的整个过程中排放出的1.33～1.72 kg的碳足迹信息[27]。学生若穿着经过绿色认定，带碳标签的校服，在读书期间不仅可以省下不小的碳量，也能够让学生清楚认知到自身穿着校服的碳足迹，起到一定的育人功能。因此，未来应科学地运用LCA方法评估校服全生命周期的碳足迹，构建碳足迹核算体系，推广校服碳足迹标签，推动绿色校服发展。

3.3 构建废旧校服回收体系

废旧校服回收再利用是针对当前校服浪费、污染现状的重要改善措施。据相关研究所得：与使用原材料加工生产相比，每使用1 kg废旧纺织品可减少3.6 kg的CO2排放。因此，废旧校服回收势在必行。校服的回收方案可运用LCA法，LCA提出了纺织品供应链中的一个关键领域，主要强调了回收技术以及纺织品回收厂和废物收集区之间的运输距离，以及运输过程中消耗的大量能源[28]。

实现“校服零废弃”，需要一套完整的闭环废旧校服回收体系，应该从校服研制的源头(面料的选用、设计制作)、校服的使用到回收利用的各个方面都有严格的规定和把控，让每一件校服都不被浪费。废旧校服回收利用体系如图4所示。

图4 废旧校服回收利用体系Fig.4 Recycling system of used school uniform

在“双碳”背景下，物联网和大数据等现有技术可用于实现废旧校服的高效收集、识别和回收。现在市面上识别方式基本还是人工分拣，但也存在比较先进的识别方法：如近红外(NIR)光谱和机器视觉识别，其中NIR技术相对来说比较成熟。近红外光是介于可见光和中红外光之间的电磁辐射波，其检测范围一般在780～2 600 nm[29]。近红外光谱在检测纺织纤维时可以得到含氢基团X—H(X= C、N、O) 的基本信息，如分子的结构组成和状态等，同时还能检测出样品粒度、高分子物的聚合度及纤维直径等物质的物理属性等[30]，检测完毕后对光谱特征进行分析可以获得废旧校服结构与组分的信息，用于判定纺织纤维的性质。

废旧校服来源明确、成分相对单一，主要含棉纤维和聚酯纤维等，相比其他纺织品更易集中处理。本文选取废校服中不同含量的聚酯(T)/粘胶(R)纤维，用近红外光谱进行无损检测，结果如图5所示。图5中聚酯纤维样本光谱图吸收峰最大值在1 650 nm附近，为芳烃的C—H强吸收峰；含有5%～50%粘胶纤维样本的光谱图中吸收峰最大值在1 470 nm附近，为羟基的强吸收峰。定性分析样品中有机分子含氢基团信息，便可以进入到分类回收。废旧校服回收利用过程中(图4)，主要运用机械回收和化学回收(水热、氨解、糖酵解、甲醇分解、酸碱酶等)，以最大程度来减少废旧校服的碳排放。在化学回收过程中，对于纯纺织物来说，只考虑一种材料的回收即可，但是对于混纺织物来说，过程十分繁琐，例如对纤维素/聚酯混纺织物的化学回收，首先需进行机械加工和分离，然后利用其热稳定性和亲水性能等差异，通过解聚、再聚合和纺丝等一系列方式处理[31]。

图5 不同含量聚酯/粘胶纤维近红外光谱图Fig.5 Near infrared spectrogram of polyester/viscose fiber with different content

4 结束语

绿色化转型已成为全球经济增长的主要方向，校服作为文化教育发展不可或缺的一部分，其产业绿色化发展亟需转型升级。通过对我国校服产业现状调研分析，指出校服产业绿色化转型的必要性，总结出目前校服产业转型面临的主要挑战。通过绿色设计、产品生命周期评估与废旧回收三大维度，结合校服产业绿色化转型的不同角度，分析总结出校服产业从设计、生产到回收处置整个产业链绿色化转型的主要方法对策。为引领校服产业智能化改造和绿色转型进程以及校服产业的战略调整提供方向和思路。