双碳目标下鞋类可持续性设计的探讨

张伟娟，周小凡，吴青蔓，鄢小兵，李松竹，张闪闪，杨思容＊

（1.北京服装学院服饰艺术与工程学院，北京 100029；2.浙江夕尔科技有限公司，浙江 杭州 310000；3.温州德利欧数据科技有限公司，浙江 温州 325005;4.北京服装学院图书馆，北京 100029）

引言

当前，我们正在面临气候变化、环境污染和生物多样性丧失带来的危机。2021 年两会上碳达峰、碳中和被首次写入政府工作报告，承诺我国在2030年前实现碳达峰，2060 年前实现碳中和。该目标是党中央统筹国内国际两个大局作出的重大决策，是对构建人类命运共同体的庄严承诺，体现了我国推动世界绿色低碳转型的决心与担当。

据联合国环境规划署发布的《可持续时尚报告传播行动手册》显示，时尚行业的碳排放量每年占全球碳排放量的4%，砍伐超过1.5 亿棵树木，同时该行业用水量达930 亿立方米，相当于全球淡水年使用量的4%[1]。此外，世界上35%的海洋微塑料来自于合成纤维的洗涤[2]。时尚行业对脆弱的生态系统造成了压力，并对生物多样性的损失负有责任。由此可见，时尚产业让人类享受美的同时也肩负着可持续性发展方面的重要职责。

20 世纪60 年代起，人们就开始关注环境问题。1987 年《我们共同的未来》（布伦特兰报告）[3]中首次提出“可持续发展”的定义并就此达成共识。在国际标准ISO Guide 82[4]中，关于“可持续发展”的定义就是来自布伦特兰报告里的定义：既满足当代人的需求，又不损害后代人满足其需求的能力的发展。环境、社会和经济是实现可持续发展需满足的三个要素，他们相互作用，相互依存。可持续性设计是以保护环境为前提，同时也要满足社会的发展和经济的增长。

2020 年《欧盟循环经济行动计划》中指出，产品对环境的影响有80%在设计阶段就决定了[5]。设计在行业绿色转型中的作用日益凸显，可持续性设计的研究为循环经济提供了可能。现在传统制造行业主要仍为从资源到产品，再成为废弃物的单向流动的线性经济，也称之为从“出生到坟墓”，最后环节就是丢弃或焚烧，造成数以亿吨计算的废弃物堆砌在地球上，多年都不会分解。这些产品中的有毒有害化学物质会污染当地土壤和地下水资源，对环境造成长期且恶劣的影响和威胁。

1 鞋类可持续性设计概述

制鞋行业为时尚产业中重要的组成部分，目前也面临着向循环经济方向转型的关键时期。根据麻省理工大学对一款US9（美国鞋号，相当于中国鞋号260）男士运动鞋进行的研究表明，制造一双新的跑鞋将排放出13.6 kg 的碳，相当于一盏100 w 的灯泡点亮一周所释放的二氧化碳[6]。2021 年，世界鞋类产量增长了8.6%，达到220 亿双鞋。我国每年出口的鞋类总量约78.87 亿双，占比世界鞋类出口量的68%[7]，我国每年生产100 多亿双的鞋类产品，一半以上出口[8]，是名副其实的鞋类生产大国和出口大国。在双碳目标下，我国制鞋行业的绿色转型升级迫在眉睫。

鞋类可持续性设计的核心是在设计环节就规划好如何让鞋品最便利、最高效地被循环使用。基于此定义，鞋类可持续性设计就要从材料种类及数量、限量物质、能源、结构的安排、工艺的使用、产品穿着寿命的延长、产品解构或再使用、材料的循环再利用以及生物降解等方面进行综合考虑和研究。

2 鞋类可持续性设计——材料

从源头材料导入可持续理念，对于完善制鞋行业低碳产业链至关重要。目前以低碳材料为代表的产品研发路径成为鞋类品牌的重点，该路径在有效减排的同时，助力鞋履产业实现新时期的转型升级。使用回收材料、可回收材料、生物基材料和生物可降解材料是目前鞋类品牌可持续性设计发力方向之一，这对减少不可再生资源的消耗十分有益，采用回收材料作为产品原材料也是线性模式向循环模式转变的一个重要特征。然而，目前的回收材料的使用比例仍然很不乐观，欧盟循环经济报告中指出目前市场上回收材料比例仅为12%[5]，可见可持续性设计还有很多工作需要探索。

采用回收材料制成鞋品是目前制鞋行业比较关注并开展实践案例较多的一个方向，比如耐克的太空嬉皮运动鞋（Space Hippie）（见图1(a)），据官网介绍，Space Hippie 的飞织用线由85%～90%的回收成分制成，包括塑料瓶、T 恤和后工业废料，鞋底含有12%的耐克颗粒（Nike Grind）材料。亦如阿迪达斯海洋环保鞋（Parley Nizza Shoes）（见图1(b)），据官网报道，鞋面纱线含有海洋回收塑料制成的环保材质（Parley Ocean Plastic）和再生聚酯纤维。采用可回收材料的案例也相对较多，案例有安踏的霸道3.0鞋（见图1(c)），据官网报道，鞋面网部、鞋头、鞋身、纱线均采用可回收环保材料。

图1 鞋类可持续性设计中材料方面相关案例Fig.1 Materials related cases in footwear sustainable design

为实现高效、可持续的资源利用，在低碳材料开发方面，科研机构、高等院校、材料商、品牌方均在做出努力和研究。围绕制鞋的皮革原材料，四川大学在皮革行业绿色低碳转型的路径上进行了积极的探讨与推动[9]；我国烟台万华化学推出了一款100%生物基原料制造的TPU 产品，为更好地满足市场的多样化需求，还推出了10%～100%生物基占比的TPU 系类产品，可应用于鞋类、服装等多个领域；拖鞋领先品牌Crocs 提出为实现2030 年碳排放减半的目标，主要措施之一就是开发低碳材料，其与陶氏合作开发了生物基CrosliteTM材料，该材料使用陶氏的ECOLIBRIUMTM技术，将生物循环废物和副产品制作成鞋，减少了碳排放。Crocs 宣布到2030年在CrosliteTM材料中的生物基含量将达到50%（见图1(d)），这款鞋即完全使用CrosliteTM材料。

根据目前制鞋行业现状，鞋类可持续性设计在选择原材料的时候，要考虑低碳材料、可降解和可回收等因素，减少材料种类的选用，减少不可再生资源的使用，笔者认为可从下面六个维度进行考量：

●选用低环境影响（低碳）的材料；

●在保证产品性能的基础上，选用回收材料和可回收材料；

●选用易获取、易大规模生产的材料，大规模生产通常意味着较低的碳排放，这也为后期鞋类维护维修等提供便利；

●选用可降解/生物质材料，在产品寿命结束后回归自然甚至能回馈大自然；

●尽量使用当地材料，减少材料运输产生的碳排放。

3 鞋类可持续性设计——结构和工艺

在结构和工艺方面，不仅要考虑如何减少生产过程中的废弃物、能源的消耗、废气废水的排放等，还应考虑后期的回收处理。目前制鞋企业多采用裁样方式进行部件加工，这种方式会产生大量的边角料，成为消费前废物；在服装行业，约1/3 的服装原材料在生产阶段成为消费前废物[10]。近几年“0 浪费”生产工艺相继出现，比如飞织工艺和3D 打印，实现了生产过程零废弃物，但该类工艺在整个制鞋行业中的占比还较小。

在鞋类产品穿着寿命结束后如何进行回收处理也是设计之初就需要重点考虑的问题。一双鞋在生产过程中运用到的材料和工艺有多丰富，那么后期回收处理过程就会有多复杂。纸张、玻璃和塑料瓶的回收率很高，但服装、鞋品的回收率却低得多。这个问题主要归咎于我们的衣服鞋子的材料多样以及结构过于复杂，回收的难点正是如何将共混材料、不同材料、不同部件分解，然后分门别类地回收利用。这对可持续性设计提出了新的要求，即设计之初要尽可能考虑是否通过结构和工艺达到易回收的目的。比如通过模块化设计使得鞋类部件易于拆卸和重新组装，增加可重复使用性，在产品使用寿命结束后，方便回收并重新利用；又如减少对新材料的需求，降低产品整体环境影响。比如李宁MIX 运动鞋，使用榫卯结构而非化学粘合亦可牢固组合在一起，这样的结构不仅便于拆分，穿着者亦可交换部件并重新组合，定制穿用者的专属MIX 鞋款（见图2(a)），类似的还有耐克可拆卸球鞋（Nike Air ISPA Link Axis），同样采用模块化设计，使鞋品既潮流时尚又性能出众，还便于拆解与回收利用，为鞋品的生命周期开辟了新的可能性（见图2(b)）。一支来自以色列的研发团队开发了世界上第一双没有鞋面的“敞篷跑鞋”（Link flipshoe）（见图2(c)），这是一款将拖鞋与运动鞋合二为一的新型鞋，既有拖鞋的自由，也有运动鞋的安全，该鞋为我们简化鞋类产品结构提供了有益的借鉴思路。

图2 鞋类可持续性设计中结构和工艺方面相关案例Fig.2 Structure and process related cases in footwear sustainable design

根据鞋类产品特点，在设计时结构应尽可能简单，部件尽可能少，尽量采用模块化设计，使不同材料的部件之间容易分离。在结构和工艺方面，笔者认为可从下面五个维度进行考量：

●鞋类产品结构应更易制造，减少生产过程中能源和资源的消耗；

●以减少生产过程中的废气、废水、边角废料为目标进行工艺设计，使用绿色化学品，减少或避免有害物质的使用；

●设计更少的部件，选用更少的材料种类，使鞋类结构简洁化，从而降低制作过程的复杂性，并降低回收时分离各材料的成本；

●采用模块化设计，实现多功能穿用的同时，使产品更易维修；

●注重对边角废料的再造设计，在裁样时同时考虑到边角废料的设计使用，通过设计系统规划提高材料利用率。

4 鞋类可持续性设计——产品穿着寿命

提升产品的耐用性对于减少碳足迹而言至关重要，应尽可能延长鞋类产品的穿着寿命。鞋类产品自原材料获取、生产至零售，是一个价值不断累积（增值）的过程。一般而言，鞋类产品在消费者手中时价值达到最大，使用一段时间后，若消费者将其丢弃，那么这些产品很大可能会进入填埋场或被焚烧处理，产品的价值瞬间丧失。如何将产品的“剩余价值”尽量延长，即尽最大可能保留产品、部件或材料的价值，是减少鞋类产品碳足迹的重中之重（见图3）[10]。

图3 产品寿命结束后的线性经济下“0 价值”与循环经济下“剩余价值的保值”Fig.3 From destroying value in a linear economy to retaining value in a circular economy

我国在2021 年出台了循环经济发展规划，里面提到了构建废旧物资循环利用体系，建设资源循环型社会。该规划首次提出完善二手商品流通法规，为二手商品交易提供标准化、规范化服务，鼓励建设集中规范的“跳蚤市场”等相关内容，其关键是实现绿色回收，善用资源，合理利用。2020年纽约时装周就是以二手和可持续时装为主题，引导人们如何修饰、修补和重新设计现有的服装，并为他们提供交换服装、鞋子和配饰的场所。事实上，已有品牌在延长产品寿命方面开始进行有益的尝试，比如从2013 年起，巴塔哥尼亚(Patagonia)就推出了维修（Worn Wear）项目，推广缝补后的品牌旧衣。2021 年耐克发起翻新（Refurbished）项目，销售“翻新鞋”。这些举措均鼓励消费者在服装生命周期内重复使用和回收商品，减少垃圾和环境废料，最终实现改变消费者与商品之间的关系这一目标，同时，这也是制鞋行业在培养消费者可持续性心智方面的尝试与努力。欧盟计划于2030 年停止“快时尚”，也是从政策上旨在提升产品的耐穿耐用属性[11]。

延长鞋类穿着寿命可通过多种途径实现，比如满足相关产品标准中物理力学性能指标，通过维护、维修、清洗等方式尽可能延长穿着寿命；亦如旧物再售，最大程度地保留产品价值；再如产品、部件再加工以及材料的回收等。

在延长鞋类产品穿着寿命、尽最大可能保留其价值方面，笔者总结有九个要素考量：

●物理力学性能的提升，不易破损；

●多功能设计，在减少鞋类品种的同时依然能满足多种穿着用途；

●便于清洗和维护，增加机洗设计的研究探讨，避免鞋类产品因脏污而被丢弃；

●无性别设计，以减少性别化生产模式对环境的影响；

●选用主流材料和色彩，避免鞋类产品因过时速度快而丢弃；

●重视鞋类产品与服装产品的可搭配性、易搭配性，增加穿着场景；

●可修理可维护，尽可能延长鞋类产品的穿着寿命；

●消费者参与设计与情感化设计，提高用户对产品的黏性；

●经典、简洁的样式设计，使其历久弥新。

5 鞋类可持续性设计——产品解构和回收

鞋类可持续性设计不仅要考虑使用回收材料，还要考虑鞋类产品寿命结束后如何将材料再次回收回来，实现循环经济。鞋品材料的回收研究也是目前制鞋行业研究最多的环节之一，也是当前品牌宣传可持续性的着力点之一。在可持续性设计领域，产品寿命结束后有两种途径：一种是回到工业体系（回归自身工业体系或者其他工业体系），另外一种就是回归大自然。

鞋类产品回收的第一步通常是解构。诚然，废弃鞋品的解构往往十分复杂，尽管如此，相关研究仍在开展之中。英国拉夫堡大学研究中心（IMRC）研究出一套回收废旧鞋子的系统，该回收系统基于他们历时十年的鞋类成分分析和分离实验，可回收4种材质[12]，为设计师、回收商带来了重要参考。其回收过程按顺序进行，最大程度地保留了产品价值。

对于回到工业体系的回收途径，回收可分为降级回收和原级回收。目前制鞋行业的回收主要集中在降级回收，即原材料的价值不能完全保留。比如鞋上纺织品回收处理后做填充物或保温材料，比较有代表性的有Nike Grind 项目，该项目自1992 年起对制造过程中产生的废料和被丢弃的鞋子转变为可回收的Nike Grind 材料，打造零废物的循环未来。

对于原级回收（也称为闭环回收），即又回到原工业体系形成闭环，能够做到闭环回收的产品一般为单一材料，可省去解构环节。制鞋行业目前能做到闭环回收的品牌比较少，在服装工业循环中能做到闭环回收的比例也不足1%[9]。阿迪达斯旗下的循环（LOOP）系列便是这之中的佼佼者，目前可循环跑鞋已发展至第三代，旧鞋子在经历清洗、研磨打碎后投入重制过程，期间不仅不会浪费或丢弃任何材料，同时也保证了跑鞋的高性能[13]。2020 年萨洛蒙（Salomon）发布100%可回收跑鞋，帮面由再生聚酯制成，新研发的缝线同帮面的材料一样，方便回收再用；发泡鞋底只有TPU 一种物料，可轻易磨碎，经加工后可制成滑雪靴。3D 打印鞋类公司采勒费尔德（Zellerfeld），其产品可做到100%可回收，实现在终点重生。

按照回收方式来看，回收又可分为物理机械方式回收和化学方式回收。回收技术的不断创新为鞋业绿色低碳转型提供了诸多机会，通过对废弃产品提供材料回收的不同解决方案，旨在达到回收后的再造材料可以在成本和质量上与原始材料竞争的目标，比如对于鞋类产品中常见的乙烯-醋酸乙烯酯（EVA）材料的回收，已有使用双螺杆挤出机回收EVA 的案例。

另外一种回收途径，即回到大自然。随着相应生物基材料的研发，鞋类产品的生物循环即回归大自然体系也成为可能。在锐步2017 年发起的“棉花+玉米”（Cotton+Corn）项目中，运动鞋是以100%的棉花制作帮面，玉米谷物制作鞋底材料，而鞋的内底材料则由蓖麻豆油制成，甚至包装亦是采用100%可回收材料。加拿大鞋类品牌Native Shoes 推出了一款100%由植物材料制成的限量版运动鞋，报道称该运动鞋可实现完全生物降解，甚至还能堆肥，回馈到大自然。

在未来的循环模式下，鞋类产品寿命结束后的回收与降解必将是重点，线性模式下的焚烧或填埋的处理方式将会消失。

笔者认为可持续性设计在提高鞋类产品回收率和生物降解方面的工作可考虑从以下六方面开展：

●选用可回收材料，这是鞋类材料回收的基本条件；

●鞋类部件进行模块化设计，易替换维修，替换下的破损部件或材料可进入回收系统；

●鞋类各部件易分离、易分解，便于回收处理；

●材料尽可能单一，便于材料分类回收管理；

●在设计之初便对鞋类产品材质标识进行规范标注，使材质溯源更容易，回收时识别原材料更加准确；

●使用可降解材料，其降解条件容易实施。

6 鞋类可持续性设计——标准

从上个世纪开始，公众环境意识觉醒，开始追求绿色消费，生态标签和绿色产品标准与认证也应运而生。诚然，环境标识或生态标签已有40 多年的发展历史，标准在规范绿色鞋类产品市场方面发挥重要的作用，各国绿色鞋类产品标准体系逐渐完善和健全，包括基础标准（如标识、术语类标准），方法标准（如回收材料性能测试标准）以及产品标准（如绿色鞋类产品标准等）。这些标准可引导消费者选择可持续性产品、降低“洗绿”行为，同时也是规避“制造商－制造商”以及“制造商－消费者”之间信息不对称、规范绿色市场的有效手段。相关标准也可作为鞋类设计师的重要参考工具，不仅如此，设计方、原料供应方、生产制造方、销售方和消费者等均有跟踪、了解和掌握相关标准的必要性。

世界各国也在积极制定相关法规来推动制鞋行业的可持续性发展，代表性的有欧盟鞋类生态标签2016/1349/EU、《欧盟可持续和循环纺织品计划》《可持续产品生态设计条例》以及2023 年5 月刚刚通过的《与毁林和森林退化有关的某些商品和产品的法规》。其中与鞋类相关的一些原料如橡胶、皮革等，如果涉及到对森林资源的滥用，欧盟将禁止相关产品的进口。

美国联邦贸易委员会（Federal Trade Commission）则出台绿色指南，旨在帮助营销人员避免做出误导消费者的环境声明。这份指南对可持续设计宣传用语的规范性提出了要求和约束，保证了可持续性设计的健康发展。

我国在《中央全面深化改革领导小组2016 年工作要点任务书》《国家标准化发展纲要》《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》中提出了要完善标准计量体系，完善低碳产品标准标识制度等，提出构建公平有序的绿色市场的要求。在系列政策的指引下，我国已初步建立起绿色产品标准体系，目前已经出台20 多项国家标准。我国绿色产品标准GB/T 33761-2017[14]从资源、能源、环境和产品四个属性以及企业要求五个维度作出规定，我国绿色产品标识也正在有效传达产品的绿色属性。

根据《国家标准化管理委员会关于下达2020年第四批推荐性国家标准计划的通知》（国标委发[2020]53 号)的要求，《绿色产品评价鞋类产品》正式立项，项目编号为20205029-T-607。目前该标准已完成征求意见稿，正在向行业广泛征求意见中。

7 鞋类可持续性设计总结与展望

可持续性设计是顶层设计，需以环境为前提，考虑产品全生命周期。可持续性设计不但要尽量少用资源，尤其是不可再生资源，在生产、使用期间还需节能减排且不为环境带来伤害，同时在产品生命终止后回到产业链获得新生或回归自然形成闭环。可持续性设计要求将产品需求、设计、制造到销售、使用、回收、再生等作为一个整体通盘考虑，在设计一件产品时就想好如何让它最便利高效地被循环使用，不仅要考虑产品本次生命周期，还要考虑到下一个生命周期（见图4）。而传统的设计，只负责产品第一个生命周期中的一个阶段。

图4 可持续性设计考虑因素示意图Fig.4 Schematic diagram of consideration factors for sustainable design

在“双碳”目标下，可持续性设计是制鞋行业发展的核心环节，它将成为循环经济中的焦点。可持续性设计是顶层设计，也是一个非常复杂的、动态的、综合性很强的研究话题，涉及到产品性能、美学和设计手段等，这些因素在鞋类产品的可持续性设计方面相互制约又互相促进，评价方法同样也是主观和客观并存。正如可持续发展定义所述，环境、社会和经济是可持续发展需满足的三个要素，制鞋行业可持续性设计也必将包括鞋类全生命周期中产品的性能，经济运营模式、社会观念以及政策推动等。

展望未来全球制鞋行业在可持续性设计方面的工作，笔者预期其将从以下方面进行变革：

（1）可持续性设计系统化、科学化的基础研究将会加强，包括可持续性设计评价方法制定工作的跟进等；材料方面，对于可回收、可降解材料的研发和使用比重还会加大；继飞织、3D 打印之后，“0 浪费”生产工艺还会继续出现。

（2）消费者的消费心理会发生变化，必要性购买意识将会增强，以高质量和耐穿性为代表的新时尚会取代快时尚，消费者愿意为可持续性产品买单。在政策推动和观念转变下，旧物市场会焕发生机，其中，二手鞋交易也会占据一定的份额，以旧换新的销售模式会逐渐推广，传统企业突出复杂制鞋工艺的宣传手段不再受到消费者的推崇。

（3）为了保证双碳目标的顺利达成，各国可能会相继出台强制性绿色产品标准和标识类标准或法规，以推动制鞋行业绿色转型的顺利进行。在政策制定方面，因为生产者担负产品完整生命周期内的性能责任，企业将被鼓励提供系列产品服务或其他模式，包括提供维修服务和以旧换新服务等，鼓励手段包括减少税收等。

（4）制鞋行业柔性定制和个性化定制将会继续发展，这不仅能够提高用户参与度，使用户获得良好的购物体验，还可减少库存。未售出的鞋或其他产品也会严禁销毁或填埋。虚拟定制、虚拟品牌今后也将持续发展起来。

总之，构建对鞋类可持续性设计的定义和理解是一个长期的、系统性的工作，设计、消费、商业运行、工业制造、废物管理和政策制定等所有利益相关方都需要进行全面考虑，并通过更加紧密的合作积极践行。鞋类可持续性设计必将在促进制鞋行业绿色转型升级方面发挥巨大作用。