纺织品从机械到化学回收启示录

废旧纺织品的回收技术正经历一场结构性重塑。最新发表在《Emerging Materials Research》上的一项研究,对现有纺织回收路线做了系统梳理,将技术路径从“分子—纤维—纱线—织物”四个层级进行分类,并评估了各自的环境与产业化潜力。
这一框架为以聚酯、聚酰胺等“塑料纤维”为核心的循环利用提供了有价值的参考,也为塑料循环回收产业观察“邻居行业”提供了一个窗口。


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研究指出,纺织行业约贡献全球约一成二氧化碳排放,并产生约三分之一的海洋微塑料,同时又消耗大量水资源和天然原料。
“快时尚”推动低价、高频上新,进一步放大了资源消耗与废弃物压力。与塑料包装类似,大量低价值、混杂且难以分选的纺织废弃物流,正在成为循环体系中的难点。
在此背景下,作者从“回收到资源(product-to-resource)”“回收到纤维(product-to-fiber)”“回收到纱线(product-to-yarn)”“回收到织物(product-to-fabric)”四个层级,梳理出一整套技术路线图。

图1.根据从分子水平到纤维水平、纱线水平和织物水平(从上到下)的回收过程的结果对不同的纺织品回收过程进行分类
2.1 化学回收:高质量,但高度“挑食”
在“产品—资源”层级,研究重点分析了热解、气化、糖醇解、加水解、氨解、甲醇解和离子液体溶解等一系列化学回收技术:
热解与气化:将难以分选、严重污染的纺织废弃物在无氧或含氧高温条件下转化为气体、油和固体残渣。固体可进一步开发为吸附剂、电极材料或水泥掺和料,气体与油则可用作燃料或化工原料。
对于含聚酯、聚酰胺等“塑料基纤维”的纺织品,这一类技术与塑料热解工艺高度相似,为混合废物提供了“兜底”方案。
聚酯糖醇解、加水解、甲醇解:对以PET为代表的聚酯纤维,可通过糖醇解、加水解或甲醇解等方式,回收高纯度单体(如BHET、对苯二甲酸和乙二醇),再聚合得到接近原生质量的聚酯。其优点是能处理涤棉、涤氨等混纺织物,缺点则在于需要精确分选和复杂预处理,并依赖催化剂和有机溶剂,目前多数仍处于实验室或示范阶段。
聚酰胺氨解与离子液体:针对尼龙等聚酰胺,可通过氨解回收己内酰胺等单体;离子液体则可以选择性溶解纤维素或特定纤维,实现纤维分离和再纺丝。但研究也强调,离子液体虽然性能可调、可回收,却存在生物降解性差、部分具有毒性等环境风险,需要谨慎评估其在大规模应用中的生态影响。
整体来看,化学回收有望提供“接近原生”的再生单体与聚合物,与塑料化学回收的目标高度一致。但在现阶段,其发展仍受制于高成本、物料“偏食”、前处理复杂及环境安全争议等因素。

图2.从废弃纺织品到原材料的化学回收过程中的各个步骤
2.2 生物基回收:能耗更低,但离规模仍远
研究还梳理了生物堆肥、发酵和酶解等生物基路线:
堆肥:对纯天然纤维(如棉、羊毛)而言,合理控制微生物群落,可以将纤维转化为高效有机肥料。但染整过程使用的化学品可能在土壤中累积,仍需通过菌群调控等方式降低风险。
发酵:通过酸或离子液体预处理,将纤维素降解为葡萄糖,再发酵生产生物乙醇、有机酸或酶制剂,实现“从纤维到化工品”的转换。
酶解分离混纺:利用纤维素酶选择性降解棉纤维,保留聚酯或尼龙,实现对涤棉混纺的“温和分离”。然而,目前酶解对前处理化学品和长时间反应高度依赖,整体能耗与成本仍偏高,大多停留在实验室或小试阶段。
这些生物基路线与塑料化学回收中的“生物降解/生物单体合成”方向形成呼应:它们能量需求相对较低,却在工艺放大与完整LCA评估方面仍存在明显空白。

图3.从废弃纺织品到原材料的生物回收工艺的各个工艺步骤
在“产品—纤维”层级,机械回收是当前最成熟、应用最广泛的路线。纺织废料经过分拣、剪切、开松和梳理,被撕解成可再纺纤维或用于无纺布生产。
研究指出,纯机械回收的优点在于工艺简单、对污染和混纺的容忍度较高,常被用于生产保温材料、吸音板或填充物等。但在尝试重新纺纱时,纤维在反复撕解中显著变短,导致强力下降、起球增多,只能掺混原生纤维使用。

图4.机械回收流程示意图。从旧纺织品进料(1)到梳理纤维垫(6)和不可加工部件(7)的去除,重要子流程的编号表示
与之相比,热力机械回收通过将热塑性纤维(如PET、PA)熔融再纺制连续长丝,可在一定程度上保持更好的物理性能。针对再生PA6渔网的研究表明,经多次熔融和再纺后,性能下降有限,但聚合物分子量仍会逐步降低。
这一结论与许多再生塑料的经验类似:
机械/热机械回收越多次,分子量与强度越难保持;
但较短分子链可能带来更好的染色或改性性能,为高附加值应用提供空间。
对塑料循环企业而言,纺织行业的大量案例再次印证:仅依赖机械回收难以长期维持材料质量,必须与化学或增值利用路径结合。

图5.从废弃纺织品到分离纤维的热机械回收工艺的各个工艺步骤示意图
研究特别强调了两个较少被关注、但与实际市场高度相关的路径:
产品—纱线:拆解针织物
通过拆解针织结构,将整根纱线回收再用。对于未穿用或轻度使用的库存产品,可实现接近原生质量的再利用。然而,反复洗涤和熨烫会显著降低“再编织性”,目前相关自动化设备与工艺研究仍然不足。产品—织物:保留面料表面再制造
不打散纱线和纤维,而是直接利用原有布料的防水、耐磨等功能,通过裁剪、重新缝制等方式制成新的衣物、箱包或帐篷等产品。这一路线的优势在于:
跳过纺纱、织造、染整等高能耗环节;
可以避免再次使用大量化学品。
但同时也面临诸多实际挑战——如拆除拉链、纽扣、标牌,识别污损区域,重新设计版型等,大多仍依赖手工操作,自动化程度低、难以规模化复制。
这种“保留结构”的再制造方式,与塑料行业中对整件制品进行翻新、再制造的思路类似:在材料性能尚可的情况下,延长产品寿命往往比彻底回收更具环境收益。
综合来看,作者认为:
机械回收仍是纺织行业的主力技术,适合处理大宗混合、低价值废料;
化学回收正在成为重点发展方向,可回收高品质聚合物,但受制于原料“专用性”和前处理要求;
生物基回收与拆解式再制造仍处于示范或研发阶段,在能耗、成本和自动化方面尚需突破;
不存在“一招鲜”的通用方案,多路径组合与分级利用是必然方向。
研究同时呼吁,未来需要以统一边界、可比口径的生命周期评价(LCA)来系统比较各类回收路线的环境影响,避免单纯以材料回收率或经济指标替代环境绩效。

对塑料循环回收行业而言,这项纺织研究至少带来三点共识:
“资源梯级利用”优先于单一路径最大化
不同品质、不同污染程度的废物流,应匹配从再制造、机械回收到化学/热处理等多层级路线。混合物与复合材料是共同的“痛点”
无论是涤棉混纺,还是纤维增强复合材料,其分离与纯化成本,决定了是否有可能走向高值闭环。技术选择必须回到LCA与场景适配
“环境负担最低的方案,而非技术上最‘酷’的方案,才应成为优先选项”——这一判断,同样适用于塑料回收。


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本篇文章来源于微信公众号:再生PET新视界
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