如何让服装融入循环经济

Sonja Salmon是纤维素的忠实粉丝，这就是为什么她想要摧毁它。“我喜欢纤维素，”她说。“我把纤维素撕开，因为我喜欢它。”

她之所以把它拆开，还因为这种聚合物天然存在于木材和棉花中，占纺织品制造所用纤维的四分之一。这意味着，任何回收服装和织物以使其尽可能长时间成为循环经济一部分的努力都必须包括处理所有纤维素的方法。

萨蒙是北卡罗来纳州立大学威尔逊纺织学院的一名聚合物科学家，他正在研究从废弃纺织品中分解纤维素并进行再利用。许多服装面料都是由一半聚酯纤维和一半棉花混合而成的——棉花和聚酯纤维彼此紧密地缠绕在一起，形成纱线，然后编织或针织成一件服装。机械地分离这种结构具有挑战性，所以Salmon用纤维素酶来处理它，纤维素酶是一组分解纤维素的酶。萨尔蒙说:“我们可以把它嚼成足够小的分子和碎片，这样它就会从剩余的织物结构中脱落。”

自然展望的一部分:循环经济

她的重点是描述分解过程中产生的材料，并找出它的最佳用途。例如，酶将纤维素分解成葡萄糖，可以用作制造生物燃料的原料。它们还会留下细小的棉纤维块，可以为混凝土提供轻质加固。萨尔蒙说:“尽管棉纤维不再长到足以直接纺回纱线，但我们认为这种材料还是有价值的。”

这种思维方式与目前处理旧服装和纺织品(如室内装饰织物和地毯)的方式有很大的不同。艾伦·麦克阿瑟基金会(Ellen MacArthur Foundation)位于英国考斯(Cowes)，是一家促进循环经济的组织。该基金会表示，全球范围内，用于服装制作的材料中只有13%是可回收的。每年产生的大部分纺织垃圾——仅时尚行业就估计有9200万吨——最终被掩埋或焚烧。萨尔蒙说:“我们把东西扔进垃圾填埋场，就像对待垃圾一样。”“我们并不认为它实际上是一种可以重复利用的原材料。”美国环境保护署估计，2018年，美国平均每人扔掉47公斤纺织品。其中约四分之三(36公斤)是服装和鞋类，其余主要是毛巾、床上用品、家具织物和地毯。与此同时，资源被用来创造原始材料(见“纱线数量”)——水和土地用来种植更多的棉花，石油用来生产更多的聚酯(见“回收聚酯”)。

为了应对这些浪费，研究人员和初创公司正在研究回收和再利用这些材料的方法。与萨尔蒙类似，他们的研究重点大多集中在化学回收上，即将材料分解成构件，并用于制造新材料，包括可以编织成新衣服的纤维。挑战在于开发这种治疗的过程。它们必须是实用的，但它们也必须至少与简单地制造新纤维一样具有成本效益。

纺新线

除了来自棉花的天然纤维素纤维外，一些纺织品还包括人造纤维素纤维。这些纤维来自木浆纤维素，可用于制造粘胶(人造丝)和一种类似的材料，称为lyocell。根据德克萨斯州莱梅萨纺织交易所的数据，纤维纤维约占所有纺织纤维的6%，这是一个促进环保材料的非营利组织。

华盛顿州西雅图的初创企业Evrnu正将莱赛尔生产工艺的一个变种应用于纺织品废料问题。该公司对该工艺的一个主要变化是使用废弃纺织品而不是木材作为纤维素的来源。该公司的联合创始人兼总裁克里斯托弗·斯坦尼夫(Christopher Stanev)表示，该公司还对生产过程进行了调整，以生产一种优于其他纤维素和棉花的纤维，而且可以多次回收。纺织工程师Stanev说:“我们可以用棉花制造比木浆纤维更坚固的纤维。”

与标准莱赛尔工艺相同，原料用N-methylmorpholineN-氧化物(NMMO)，一种能溶解纤维素的有机化合物。这就产生了一种厚浆，然后进行过滤。在这一点上，传统的工艺将包括纤维素通过一个叫做喷丝板的装置被挤压——首先进入空气中，然后进入一个主要是水的凝固浴，在这个凝固浴中，材料凝固成纤维。然而，Evrnu在挤压前将纤维素分子转化为液晶，使它们彼此排列，产生更结晶的纤维结构。

Stanev说:“通过这样做，并有一个相当晶体的组织，你可以增加强度，也可以设计这种纤维的性能。”他说，这种纤维比标准莱赛尔纤维强20%左右，而莱赛尔纤维本身比棉花更强。

这种品质意味着用这种纤维制成的织物寿命更长，而且这种纤维可以多次重组。每当这些分子经过回收过程时，它们就会变得越来越短、越来越薄。但Stanev说，因为它们一开始就更强，同样的材料应该至少能被重组五次，才会比原始棉纤维更弱;该公司实验室的一些测试表明，这种材料最多可以回收10次。这比纸张所能做到的要多，在纤维变得太短而无法制成可行的新产品之前，纸张可以回收5-7次。

Evrnu正在德国和美国其他地方的合作伙伴公司进行一个试点项目，以证明其工艺可以生产织物。该公司希望有一家更大的纺织公司愿意使用这项技术。目前，它正在使用NMMO，因为这种化合物很容易获得，但Stanev希望最终转换到离子液体——一种低于100°C的液体盐——它比NMMO更化学稳定，更耐污染物。该公司尚未针对生产过程优化任何此类液体。

更多信息来自《自然展望》

然而，一家芬兰公司正在研究由其创始人之一、芬兰埃斯波阿尔托大学物理化学家赫伯特·西克斯塔开发的离子液体。Ioncell使用的液体——这是该公司和该工艺的名字——是一种超碱，一种高碱性物质，可以破坏纤维素分子中的氢键。与使用NMMO的方法相同，该过程产生的纸浆可以通过喷丝板来制造新的纤维素纤维。NMMO趋于不稳定，需要添加缓冲溶液，但离子液体不需要。西克斯塔说，他的离子液体也是完全可回收的，使这个过程更加环保，同时生产出的纤维具有比棉花更好的机械性能。

Ioncell工艺可以使用木浆，西克斯塔说，木浆可以算作循环经济的一部分，因为原材料来自芬兰的可持续森林——这些森林的管理方式使增长速度超过了砍伐量。西克斯塔说:“我们大学有一个很大的纺织设计团队，所以我们可以处理木材，生产纸浆，将其转化为纤维，将其转化为纱线，将其转化为织物，设计服装，并在时装表演中展示服装。”该工艺还可以接受纺织废料，将旧衣服变成新衣服。Ioncell已经建立了一个试验工厂，目标是在大约两年内评估其流程在现实世界中的运行情况。

成本问题

亚特兰大佐治亚理工学院的材料工程师王友江说，尽管技术上的挑战很多，但广泛回收纺织品的主要障碍可能是经济上的。“大多数材料都没有那么值钱，”王说。涤纶、棉花和其他面料的生产成本非常低，除非回收过程非常便宜，否则利润空间很小。

此外，除了少数私人服装捐赠组织之外，还缺乏收集和分类二手纺织品的基础设施。一件衣服中复杂的材料混合物——不仅是不同的天然和合成纤维，还包括染料和化学涂层、纽扣和拉链，以及任何无纺布添加物，如皮革或乳胶——必须分开，以便单独的组件进行加工。

王认为，政策制定者应该考虑回收利用，不要把旧衣服变成新衣服，而是把它们变成其他有用的(如果价值更低)产品。例如，纤维可以被粉碎用作土壤稳定剂，或者纤维素被分解成葡萄糖，可以转化为燃料。即使燃烧聚酯纤维来获取能源，也比从地下开采更多石油来发电更好。“这听起来不是什么高科技，但总的来说，你确实从中获得了相当大的好处，”王说。

王说，循环经济应该被视为一种方法，在其他产品可以重复使用的情况下，尽可能减少原始材料的产生。他说:“如果你真的想让回收对环境更有利，而不仅仅是为了宣传，那么我们需要开发更多的技术，这样你就可以尽可能多地利用你收集到的东西。”“这会让整个圈子变得更圆。”