纤维的可持续性:绿色不是黑色+白色

Martin Bide

Fiber Sustainability — Green is Not Black + White

20世纪90年代初,环境保护和纺织行业协调发展的问题开始引起人们的关注;90年代后期,这种意识有些消退;最近几年又重新回归并复兴起来。环境就像一种营销工具,消费者受到了种种环境要求的困扰。

当前的情况对于那些想做正确事情的人来说是非常混乱的,特别是纺织行业拥有一条很长的供应链和来自世界各地的众多链条入口,最近有一个对纺织产品生命周期的分析研究揭示了其中的复杂性。消费者可以买到的纺织品的种类是多种多样的,涉及绿色、有机、可持续、可循环利用、生态甚至伦理等方面。然而这些方面都是不能相互转换的,常常定义不明确。供应商可能被要求达到某个生态标签、生命周期分析、全球有机纺织品标准、ISO 14000或一个限制标准清单的要求。但要求纺织品生产过程实现可持续发展的顾客在购买纺织品时很少会考虑到随后的清洁和废弃的生态问题。

人们常常面临没有明确答案的选择。哪个问题更严重,是为了向机动车提供燃料而过度开发石油,还是为了生成生物燃料而去破坏热带雨林?垃圾中充满了一次性产品如尿布等,需要消耗水、能源和洗涤剂去进行冲洗和回用。化学品的危害也是显而易见的,要通过常识、公众压力和法规来消除。按照简单的经济学(创造利润)标准,留下了耗费资源的产品和工艺。没有完全不好的或完全好的事情,绿色不是黑色和白色的加和,然而人们对这些简单问题耗费了太多 精力。

1纤维

可持续性纺织品的第一步是对纤维的选择。纤维的生产具有自己的可持续性,通过供应链的其他环节(如纺纱、织造、染整)和消费者的使用及抛弃过程进行分枝延伸,那么,怎样的纤维和纺织品加工能够可持续发展呢,纺织世界 20、30 或 50 年后会是什么样子?

首先,先认识一下人们所需的纤维数量。1900年,世界人口总数大约为17 亿,人均每年消耗 5 磅(2.27 kg)的纤维,则世界纤维市场大约为 340万t(75% 棉和 25% 羊毛,都是天然纤维)。当时盛行的观点是:“用光它,穿破它,凑合着用或不用。”除了正式服装如礼服外,衣服都被穿旧、缝补、传递、更改,最终用作抹布。今天,具有历史意义的纺织收藏体现出那个时期晚礼服相当多而日常工作服极少的特点。

一个世纪后,世界人口增至 66 亿,人均每年纤维消耗量约为 20 磅(9.08 kg),纤维产量大约为 6 000 万t。在人口增长和个人消费量扩张的双重作用下,每年纤维产量以大约 3% 的速度稳步上升,这种情况持续了 1/4 个世纪之久。全球纺织品的消费情况也是很有趣的。毫无疑问,美国是最大的消费国,每人每年消费量超过 80 磅(36.32 kg),欧洲人的消费量大约为 45 磅(20.43 kg),而在人口最多的两个国家 — 中国和印度的消费水平都接近或低于平均值,但考虑到他们的经济增长速度,其纤维消费水平并不能与之相匹配。美国和欧洲的消费者将来购买服装的数量会减少吗?假如全球纺织市场达到美国的消费程度,那么世界纤维的产量将需要超过当前水平的 4 倍才能够满足,也就是 2.5 亿t;假如全球纺织市场达到欧洲的消费程度,那么世界纤维的产量将超过当前水平的 2 倍才能够满足。显而易见,纤维产量将继续上升,那么这种日益增长的需求怎样才能实现可持续发展呢?

2市场

当前,根据消费者对可持续性关注点的不同,市场主要分为 2 个极端。第一种是追求时尚的消费者对环保的要求,包括以下内容:(1)经过认证的有机棉、毛、丝、亚麻、大麻;(2)非合成、非再生、非基因改性的有机体系;(3)限用物质清单;(4)天然染料,无漂白,无化学整理等。

但全世界不可能生产出 6 000 万t纤维都符合这些标准,更不用说 1.3 亿t 甚至更多了。因此,这种类型的加工也许是可持续性的,但并不是对所有人来说都具有可持续性。这种类型的消费者只是属于小众市场。

第二种类型的消费者是指精明的商人,他们利用消费者对环保的追求来赚钱。每个产品都有一定的生态可靠性,并且是卖点。熟知的术语有很多,但与其实际含义的关联度不高,如天然、有机、无毒、再循环、可生物降解、对土壤友好,满足所有的环境条例。这被称为“green wash(名不符实的环保形象包装)”,并不是真正意义上的可持续发展。

3更绿色的选择

从这一点上来看当今纤维市场的组成是恰当的。纺织纤维的类别如图 1 所示,其选择范围是相当大的。然而,涤纶和棉纤维每年产量加起来达到 4 500 万t,在纤维总量中的比例超过了 75%。棉纤维在服装和家用纺织品中的应用占有主导地位,而涤纶在近几年中超过了棉纤维,成为产量最多的纤维品种。烯烃类纤维、锦纶、腈纶、粘胶、黄麻等纤维几乎占据了剩下的份额,羊毛、真丝、醋酯纤维、芳纶、弹性纤维、PLA、PTT、Lyocell等纤维的占有率还比较小。因此,可以得出结论:如果棉和涤纶不是可持续的,那么取代它们将会是一个巨大的转变。考虑到对耕地造成的压力,回归到所有天然纤维的时代,或天然纤维的产量成 2 倍或 4 倍增长都是不可思议的。天然纤维产量会限制在3 200 万 ～ 3 500 万t,因而为合成纤维的发展提供了空间。合成纤维的原料是石油,属于有限的资源,目前我们消耗了超过 90% 的已开采的石油资源,为什么我们要消耗那些有价值的化学原材料呢?假如可持续的或可再生的能源被开发出来,尤其是石油产品可以循环利用,那么石油将变成一种可长期利用的化学原料,同时也可以改善全球变暖的情况。

纺织产品特别是与时尚产业相关的产品都属于短暂的东西,而相比之下,建筑具有更长的持久性,产生的“绿色”产品具有更明显的影响力。建筑的建造类别也不是那么多种多样的,绿色建筑的LEED标准表明,建筑师对绿色建筑的设计与实施比纺织行业更加快速和协调。建筑中也包含了许多纺织类产品(地毯、窗帘、壁布、家具等),因此建筑业可以为纺织业提供很好的引导作用。由McDonough Braungart Design Chemistry(迈克唐纳创立设计化学公司,简称MBDC)提出的“cradle to cradle(摇篮到摇篮)”理念是一个非常好的想法,已经在许多重要的纺织企业中产生了共鸣。建筑业的未来是所释放的废弃物比进入的能源还要清洁,其最终产物不会对环境造成影响,并可以循环利用成为新产品的原料。因而天然的、生物的和可生物降解的材料与技术、合成的和可循环利用的材料并存,但将二者混合在一起是不明智的做法。一件涤棉衬衫生命周期的最后是怎样的呢?涤纶不可生物降解,棉也不能循环利用。目前有人尝试用有机棉与生物基PTT聚酯纤维交织或混纺作为衬衫面料的做法并不是未来的发展方向。

3.1天然纤维

天然纤维如农作物通常需要农业化学品(天然的或合成的)和能量才能生长。棉花由于多产而占有主导地位,并且相对来说含杂量小,无需湿处理就可以加工成织物。其他天然纤维素纤维如亚麻、大麻、黄麻等,也是多产低投入性作物,但从植物茎中提取纤维需要多个步骤,会产生废物。并且这些纤维比较粗糙,从而限制了其最终的使用。羊毛织物是其他纤维所不能媲美的,绵羊只是吃草不需要其他农作物,但羊毛的粗糙度也限制了它的应用。过度放牧和杀虫剂的使用引起了人们的关注,羊毛必须在加工前进行精练处理;羊毛织物的护理通常只能干洗,这必然引起环境问题。

因此,棉纤维将继续作为天然纤维的领头羊。由于当前占有大量的市场份额,毫无疑问棉纤维的环境问题备受关注。人们热衷于对纺纱统计进行评价,用于讨论棉纤维的绿色问题。制成一件T恤所需的棉花只需要 1 g杀虫剂或 150 g化学品(包括除草剂和肥料)。转基因棉好吗?它可以减少水和化学品的用量吗?转基因棉在印度被广泛采用,而反对意见集中在产量比预期低和债台高筑的农民自杀等方面。尽管最近的研究中发现,转基因与自杀之间的联系是不成立的,转基因棉的采用将印度转变成为一个棉花净出口国,但至少在一段时期内道路依然不平坦。有机棉的话题同样引起争议,支持者强调其天然性和对环境友好性,而反对者指出其产量低的问题,将使棉花总产量减少 1%以上。

然而棉纤维还需要进行退浆、精练和漂白等处理,这些工艺也需要化学品和能源。生物酶工艺是一种比较有前途的加工方法,可以节省能源和化学品,但许多生物酶也是转基因的,不符合绿色纯化论者的要求。棉纤维的染色效率不及涤纶高,相对高效的活性染料染色仍需要彻底的水洗。天然染料的使用常被鼓吹为更加环保的工艺,尽管它有一系列的缺点如色谱范围窄、强度不稳定、需要媒染剂、提炼产生的废物等,如果要达到与合成染料相同的染色程度,则需要大约 30% 的世界农业用地进行天然染料植物种植。

纤维素是地球上最丰富的有机材料,因此具有高度的可持续性。粘胶纤维工艺已经有 100 多年历史了,是以木材等纤维素为原料加工而成的再生纤维素纤维。然而,美国在20世纪90年代就终止了人造丝的加工,没有工厂可以达到环境标准。在世界其他地区,人造丝仍然在生产,粘胶纤维工艺是几乎所有再生纤维素纤维如竹浆纤维的来源。由于竹子的生长是可持续的,因此其转变为纤维的加工过程就很容易被忽略或掩盖了。醋酯纤维也具有较长的历史,但它的使用量正在呈下降趋势。早在 30 年前,人们就开始寻找再生纤维素纤维更清洁的加工方法,并于1990年实现了Lyocell纤维的商业化。Lyocell纤维工艺将成为未来可持续性再生纤维素纤维生产的发展趋势。

3.2合成纤维

合成纤维大多来源于石油,但如果有替代品研发出来,那么作为化学原料的石油资源将有更长的寿命。锦纶的多步法合成路线会产生很多废弃物,需要使用溶剂进行干纺或湿纺加工。涤纶在合成纤维中的优势在于成本低(熔融法纺丝,从提炼到纤维的步骤少),以及综合性能良好。尽管涤纶需要高温染色工艺,但上染率高,水洗时的回潮率低,从而节省了能源。聚烯烃类纤维也具有低成本的特点,但其染色性差,需要“溶剂染色”,即在熔融纺丝过程中加入色母粒着色。这种方式虽然对环境影响小,却不利于对市场的颜色需求进行快速反应,这在很大程度上限制了其在服装领域的应用。

在生命周期的最后,为了具有可持续性,合成纤维应再循环为新的纤维。PET一个现成的来源是苏打瓶,目前已实现了商业化生产,但却是一种“下档循环(循环后产品或材料的机能价值位阶较之原产品为低)”,并且PET的再循环加工也是很有难度的。最新的合成纤维PTT也是一种聚酯纤维,其原料丙二醇来源于成本更低的合成路线或来源于基于玉米葡萄糖的发酵工艺。PTT具有良好的弹性回复性,应用广泛。PLA纤维也是从玉米中提炼出来的,但通常被认为是一种合成纤维。

4纤维的未来

因此,在未来的几年里,纤维市场将继续以棉和聚酯纤维为主,Lyocell和PTT的地位将增强。谁将拥有这种更广而远的可持续发展观点呢?不是提倡环保者也不是环保形象包装者,最有可能的是现实主义者,他们将关心地球真正的可持续发展,会减少服装的购买量,避免购买涤棉混纺产品,用洗衣机冷水洗涤,在晾衣绳上晒干,并且最后将废弃的衣物交给合成工厂或回用中心。