印染工业环境保护和可持续发展
现代消费者期望很多,而不仅仅是纺织品本身。当然,纺织品必须适合他们的品味和健康环保。但,消费者也越来越多地关注到生产领域,希望生产线上的员工可以在社会上可以接受的工作场所工作。另外,产品必须在环保的条件下生产,这是可持续发展的要求。
据布伦特兰(Brundtland)报告,持续发展意味着所采用的原材料对下一代来讲也是可以充分得到的。
作者:Friedrich Petry
Textilchemie Dr.Petry GmbH,Reutlingen/Germany
纺织工业很快感觉到全球的社会浪潮:为生产线上的员工寻求更好的工作条件。很多纺织工厂迁到发展中国家,因为那儿工资低、原材料价格低、环境限制低。从原材料、半成品到最终服装,经常会遨游半个地球。可持续发展最重要的因素是人类本身。只有这个人知道自己在做什么,且知道其行为的重要性,才会决定去做最有利于持续发展的事情。虽然,做这些事情应该没有外部限制,如组织生产秩序的财务目标。通常,这不应该有问题。但在这个投机年代,只有少数客户愿意为持续发展生产的产品付高一点的价格。
水、能源、原材料-纺织工业生产要素
纺织生产基本要素是:水、能源、纺织原材料,如纤维、纱或织物、设备和纺织助剂。
水是人类生活最最基本的。可持续生产要求小心处理水资源,因为全球的水资源越来越短缺。地球上只有很小的百分点是新鲜水,而且只有部份新鲜水可以喝。与此同时,水也是工业和农业生产的基本要素。特别是棉花种植,水的问题变得清晰了。取决于种植方法和地区,1kg棉花需要7,000(以色列,如滴灌技术)到30,000升水(如苏丹,大量用水)直到收割。
从二十世纪六十年代在沙漠或大草原区通过灌溉种植棉花,沿着馈线水到Aral Sea(咸海),人类制造了全世界最大的自然灾难。以前,全世界第四大湖流域,曾经很富有,损失了差不多一半的鱼和90%的水,盐的含量翻了两番,气候发生了巨大变化,生活条件严重恶化。
能源主要来源于不可持续资源。再生能源占整个能源生产很小份额。太阳以足够的能量照射在地球上,但如果人类可利用他和其他再生资源来满足自身需求,这是最值得推荐的最经济的能源。
从一开始,纺织工业用再生原材料作为纺织原材料,主要是棉、其他蔬菜和动物纤维。除了前面提到的巨大的用水量,种植棉花也需要大量的农药和除草剂。所谓的"有机"棉已经开始种植,不需要农药。但有机棉仅占整个棉花市场的0.5%,还微不足道。
亚麻和大麻比棉花更耐害虫。种植亚麻和大麻不需要或只要少量的农药,但这些纤维因其粗糙手感只适用于特殊纺织品。动物纤维则取决于畜牧业的好坏。
化学纤维的生态因素
除了天然纤维,还可列出很多合成纤维。涤纶纤维从1947年就开始工业化生产,代表着当今全球最为重要的化学纤维。占纤维生产量60%的化学纤维(2006年)已经远远超越天然纤维,如棉(38%)和羊毛纤维(2%)。另外,化学纤维在弹性和穿着舒适度方面的优点,这也是再生纤维无法得到的。简单地说"天然纤维比合成纤维好"是不太正确的。
因为总的生态平衡来看,合成纤维比棉纤维更有利。除了能源和资源因素,如设备使用、化肥、整理及运输成本都须考虑。合成纤维对原材料石油的依赖也是问题。
然而,化学纤维应用于纺织,提供了有价值的生态服务。纤维素化学纤维也可生物降解的,合成纤维通过降到单体级别即可重新利用。此外,各种化学纤维已经包含了回收的原材料。例如,在欧洲每年约40%聚酯瓶是由纤维转换来的。高高堆起的垃圾被每天一千万个塑料瓶降低,节约了200,000吨基础原材料。
为了生产纺织品,需要很多设备。过去,这些设备的研发及趋势尽管多样性:更快速、更精确、低浴比、低能耗,现在还是被认可。生产设备的原材料-金属也在需求之列。
染料和后整理化学品是必要的、生态保护的
化学品在纺织整理过程中扮演着非常重要的角色。天然染料一点一点地被合成染料取代。过去,染料如Indigo从植物萃取得来。1878年合成染料的首次成功生产。从1897年起,合成的Indigo染料完全市场化,几乎取代了从蔬菜原材料生产的Indigo染料。从经济和环保来看,合成工艺明显优越天然工艺。
此外,整理助剂主要基于合成化学。合成产品在染料牢度和均匀性方面的优势是其向这方面发展的原因。石油主要用于生产化学品。因其不是再生资源,有必要对这些化学品和助剂小心处理。
一个可能合理的期望:在一个充满竞争的环境中,生产成本因素将导致染厂很小心处理。如果非常介意成本因素的话,那环保和持续发展就成为一句空话。
化学有助于节约水、能源、纤维
生产因素的组合不会基于严格标准,但在一定程度上是可以选择的。结果是:用不同的资源可获得同样效果。评估单一生产因素,价格是关键。单一生产因素价格的调整会转移生产因素的评估。因此,提高能源成本将会促进染厂使用节约能源的设备。另一方面,水补贴可能阻碍省水处方的应用。
不用化学品(生态学家的总要求)的直接优势目前还看不到。在这个行业,生产因素包括纺织化学品的组合是正常的。下面将讨论该题目-纺织化学品的取代。
化学品减少水的需求
在纺织整理的某些工艺步骤,不用化学品处理是可能的。例如染色和皂洗工艺,但是必须用更多的水。化学品可降低水的消耗。
化学品节约能源
复合洗涤剂含有高分子聚合物、酶。最新的漂白剂可在短时间、较低温度下比传统现代洗涤剂表现出更好洗涤效果,节约能源。
化学品清洁纤维
棉纤维是一种天然纤维,里面含有高达40%的脂肪、油脂、棉子壳等。因为杂质原因,一定要清洁纤维,保障后序工艺的成功进行。助剂的使用保证去除的完整性,减少疵品产生。
化学品保护设备
在梭织和针织设备上,纤维与金属的摩擦导致纱线的断裂。纺织助剂防止纱线断裂,允许高速织造,提高生产量,同时也减少设备的磨损。
成就更环保、持续发展的方法
除了被限制使用的化学品,可以成就持续发展的其他方法是什么?首先,应该研究哪些生产因素组合可达到最优的持续发展要求。为做到这一点,广博的知识是必要条件:什么样的结果导致明显原材料消耗?原材料再使用及回收的程度。这方面知识非常的复杂。很多的研究项目和公司都在专注这方面。
基于这些知识,一些可持续发展的方法是可以找到的,实现她也是多种多样的。下面的起点值得思考的:
定价时要注意环境成本
价格具有中心信号功能,必须能反映环境成本和持续发展的考虑。否则的话,将导致不利的后果。
在很多国家,水的价格超低。具有讽刺意味的是,在水资源短缺的国家也是这样,先进的设备和助剂有助于省水,但不被需求,水被浪费着。在很多国家,废水未经处理直接排放到环境中。
水处理的设备或助剂不被需求。在一些国家,染厂能用到政府能源补贴。提高生产效率的先进设备不被需求。所有这些事例,利于持续发展的生产只有通过更环保的价格,经常只有在不存在补贴的情况下才得以实现。
自愿自我承诺和禁令
市场参与者的自愿承诺可以取代禁令。在烷基苯酚聚氧乙烯醚(APEO)这件事上得到了证明。含APEO的表面活性剂是低价且高效的洗涤剂,具有优异的应用性能。因此,该类物质曾广泛应用,如有特殊要求的洗涤清洗剂。早在二十世纪八十年代末,这些非离子表面活性剂的负面效果被检测到了:含APEO的表面活性剂在环境中分解相对比较快,这就是为什么其初级降解能满足洗涤剂要求;但,这个过程中产生的中间产品比产品自身相对更耐久,且对鱼类明显更有毒性。因此,德国化妆品、梳妆、香水、洗涤工业协会(IKW)和洗涤剂产品生产商(IPP),德国化学工业协会的洗涤剂行业(VCI)及纺织造纸、皮革助剂生产商协会,鞣制和洗涤剂原料(TEGEWA)在1986共同向德国联邦内政部承诺:他们讲影响其成员公司不再使用含APEO的洗涤清洁剂。这个自愿的自我承诺避免德国联邦内政部下令或对APEO产品的禁令或有关环境的严厉指令。
在此期间,含APEO的表面活性剂被脂肪醇乙氧基化合物取代。但其他大陆的市场参与者没有同意这个自愿的自我承诺。
增强化学解决问题
化学工业经常碰到的挑战是基于当代化学的新方法的发展。大自然表明化学家们只能想那么远的事情。很多复杂的化合物可借助太阳能在环境温度,没有压力条件下生产。对化学研究来讲,这只是刚刚开始。
一切都很容易-真的环保?
为了使羊毛具有防毡缩效果,羊毛通常要氯化处理。这可保障国际羊毛局(Woolmark Company)的"Total Easy Care"(易打理)标签("wool label"羊毛标志)。基于酶的、取代氯化工艺的新工艺因不能达到国际羊毛局规定的高标准的洗涤指标,尽管可达到足够的防毡缩性能。还有,新工艺能显著降低环境负担。最终消费也理解生产过程中的环保压力,同时可享受到"Total Easy Care"(易打理)的便利。这个较抽象的,值得深思的。如果最终消费者理解这种联系,会继续要求"Total Easy Care"(易打理)吗?
再生原材料代替石化原料:壳聚糖
在一定条件下,不用基于石化原料而用天然再生原料确实意义重大。也有例外,淀兰(Indigo)表明再生原材料通常不是首选。
壳聚糖是可以取代传统化学品的一种再生资源。用在现代织机上的纱线一定要用合成浆料上浆。这种上浆剂在自动化织造工艺中,保护经纱免于邻纱和综框形成的高摩擦力的损伤。但是,这种浆料不可生物降解或只在特定条件下降解。
传统上浆剂主要基于淀粉、CMS、CMC、PVA、PET和丙烯酸。这些合成浆料都是基于矿物油,具有特别好的效果。基于壳聚糖的浆料作为环保的替代品,刚进入人们的思考中。壳聚糖是从壳质里萃取得来的,是地球上除了纤维素外最丰富的多糖。这种高分子无毒性,具有优异的生物降解性。
贸易商和消费者的要求
与此同时,大的纺织品生产商和贸易商提出了很多要求,甚至超出了应用的化学品及工艺范围。很多的活动主要服务于沟通目的,较为典型的题目是"作一些好的事情,然后交谈"。具体的行动只能归结为一个字:"难"!在很多情况下,这个方向毫无疑问是正确方向,即使只能一步步来。
European Eco-lable (欧洲之花)
一个国际性的、标志着"持续发展"的纺织品标签是EU Eco-Label(欧盟环保标志)。她标志着产品本身及环境质量方面都符合最高标准。具有"EU Eco-Label"标签的产品必须通过由独立第三方严格的环境能力测试。有"欧洲之花"(European Flower)标志的服装必须提供可证明的环保优势:即使天然纤维如棉或羊毛也可能伤害环境,特别是在其生产过程中。具有"欧洲之花"的服装和鞋类的确对环境伤害要少,如采用省水的生产过程、防止不利于健康的颜色、印花浆和其他物质,更好尺寸稳定性、 色牢度、耐久性。
而最有名的纺织标签-Oeko-Tex Standard 100("信心纺织品")只是对人类有害的物质被列出来。基于目前的科学,该标准指定的是一个对人类生态和人类毒理标准,对纺织品生产链的影响只是间接的。因纺织品与皮肤直接接触且相互作用,所有the Oeko-Tex Standard 100在婴幼儿物品及儿童服装方面比德国和欧洲立法执行更严格指标。
其他标志,像Naturtextil(天然纺织品)和the EU Eco-Label的确将生产列入了评估中。
结论:
化学对纺织品工业持续发展可以贡献更多。
总的来讲,目前全球纺织工业离环保和持续发展还有一段距离。但是,我们看到了有很多好的开端。先进的化学物质将是沿着环保和持续发展道路上一个最基本的组成部份。