可持续纺织工业中能源利用创新模式

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虽然疫情阻止了正常的社交活动，但它提供了另一机会，即让公共卫生规划、应对气候变化、能源基础设施建设和包容性经济增长等领域，开始思考什么是未来的最佳选择。纺织材料已成为能源和可持续性方式的重要组成部分，但许多人并没有意识到这一点。疫情前，公众普遍对分层口罩等产品中的纺织材料知之甚少；但定期佩戴口罩却改变了他们的看法。人们逐渐对纺织材料有了更深入的认识。纤维基质有助于节能，帮助发展更可持续更绿色的基础设施材料，甚至可推出能源收割机。

一、能源与纺织经济

虽然纺织品的主要成本在原材料，但有6%~10%的成本在制造过程中的能耗上。在过去几十年里，从原材料生产到制造服装，纺织部门一直致力于节能，以降低整体制造成本。由于原材料的价格比较固定，其成本相对稳定，因此很难在杠杆作用下节省开支。此外，纤维的价格（包括天然的和合成的）都依赖于许多变量。对于合成材料，如聚酯和聚丙烯，其价格直接与石油价格相关。对于天然纤维，如棉花，其价格取决于多发性因素，包括特定年份的天气。因此，纺企更有可能关注可管控的和可变的成本，其中包括能耗。能源是制造业的核心，因此工艺优化、机械维护和定期能源审计对节能就显得至关重要。在传统纺织业中，纺纱操作有几个过程，如气流操作和梳理需要重型机械。正确的机械校准和正确使用皮带及维护都将支持节能，而能源审计可帮助降低效率。该领域的专业机构能为该行业提供有关如何节能和管理成本的信息。纺织大国都在进行能源研究，印度纺织研究协会为纺织工业提供了有用的支撑教材。孟加拉国作为世界第二大成衣制造商，他们也意识到，减少任何制造阶段的能耗都可节省巨大的成本和资源。因此，他们看重碳排放，以保护大自然。一些工厂正重复利用工艺废料来生产高质量的产品，以推进节约资源的方法。世界各国的纺织部门都在努力节约能源，它已成为降低制造成本的一种方式，同时也为保护环境作贡献。从原材料开始的工艺优化步骤可对更大的能耗情况产生显著影响。就天然纤维而言，精准农业可限制化学品的使用，如除草剂和杀虫剂。更重要的是，水耗也成为管控的重要因素。

二、棉纤维生产中的水耗成本

有些地区的棉花生产领先世界，产量高，品质好，但却以消耗资源为代价，致使资源匮乏的地区更加穷困。这些地区种植的棉花作物大多是旱地作物，棉纤维的产量几乎完全取决于降雨，这些地区实现灌溉就显得尤为重要。美国有一家生产者支持组织，即美国得州西部卢布克地区的平原棉花种植公司，定期提供关于水资源保护的教育和外联项目，因为水耗与抽水和用电直接相关。实际上，世界上每个产地业界都认为，水耗与用电具有正相关性。作为10年可持续发展倡议的一部分，美国整个棉花工业都在努力提高纤维生产的效率。该行业的目标是减少15%的能耗。而棉纤维的生产能耗则通过多管齐下的方法来管控，包括减少耕作和使用氮肥。这一目标还侧重于减少39%的温室气体排放，减少水耗18%，将土地利用效率提高15%。总之，棉纤维生产的水耗问题直接与生产成本相关。

三、纺织品的使用范围正在扩大

无纺品在节能运动中发挥着重要作用，如通过梳理和化学结合制作的玻纤垫即可用于住宅和商业建筑的绝缘材料。这些纤维材料也用于屋顶结构和石膏基的板材。得克萨斯州曾在冬季经历风暴引发停电危机，随后这种绝缘产品的需求暴增。其原因是，这类灾难形成的原因之一是天然气管道缺乏足够的韧性材料，使其防风雨作用减弱。工业纺织品多用于房屋基础设施相关的项目，如百叶窗，而这类纺织物在节能方面发挥着至关重要的作用；又如涂层纺织品，如聚氯乙烯成品，在许多现成的结构中得到了应用。如疫情试验中心和疫苗接种地点的临时避难所，就采用了大量纺织材料，这类材料能迅速有效地应对特定的危机，而这类材料不需要永久性的能耗。还有许多不明显但同样有用的产品值得注意。家用暖通空调过滤器过滤通风和湿度控制管道中的粉尘都能降低能源负荷，提高加热和冷却机组的效率。通常这些过滤器是用粘结短纤维无织网制成。地垫和地毯不仅提供美学价值，更重要的是绝缘材料。据估计，一辆汽车上大约有40种不同的纺织品。诸多种类的无纺品用于加热、通风和隔音。空气滤清器和发动机滤清器是保持汽车运行的必要部件。汽车制造商正考虑利用回收材料，尽可能替换金属部件，以减轻汽车整体重量。汽车中的工业纺织材料，如内衬、后备衬和绝缘垫片都有助于减少燃料消耗。

四、让纺织基材和复合材料成为能源收割机

创新应用的纺织基材和复合材料已开始大面积用于风车叶片制造，只因它是相对较轻的复合材料，通过使用碳纤维和其他高科技纤维来提高强度。锂离子电池使用光纤分离器来分离阳极和阴极电极。霍林斯沃斯（Hollingsworth&Voce）公司就是纺织基材创新企业之一。他们一直在致力于开发电池分离器，他们利用微孔聚乙烯开发出分离器，实现了把纺织基材应用于能源收割机的愿景。世界各国都注重利用先进和可持续的材料来建造节能工业，这能减少温室气体的排放。土工合成材料、绝缘材料和软复合材料也将在未来的建设项目中大行其道，推动更多的研究和发展。由于这些进步，高级纺织品制造商无疑可在不久的将来预测到这一领域的增长。纺织工业的能源利用将会因层出不穷的创新而使其获得长足发展。纺织业若能将能耗与能源利用相结合，那么纺织工业即可在可持续性上迈出一大步。

作者:牟汝佳 单位:无