守住1.5°C防線 紡織產業的2種創新手段

2021/12/09

資料整理=本刊編輯部

全球2-8%的溫室氣體排放來自時尚產業。為了把握人類最後一次扭轉局勢的機會,我們更需要一些顛覆性的解決方案和前所未有的行動來遏制碳排,以實現2050年淨零排放的目標。

其中,今(2021)年11月方落幕的《聯合國氣候變化大會》(COP26)更新的《時尚產業氣候行動憲章》(Fashion Industry Charter for Climate Action)中,時尚行業承諾加速企業的永續實現:2030年前,成員碳排放量減半(原2019年規範為減少30%的碳排),2050 年前實現碳中和。以及2030年100%電力來自可再生能源、停止供應鏈中對煤炭的使用、與100%採購對氣候負面影響較小的“優先材料”(priority materials),包括可以閉環回收、實踐再生應用、無森林砍伐、生產過程不破壞生態體系的材料,如棉花、黏膠纖維、聚酯、羊毛等。
目前,全球已有130個品牌企業和41家組織簽署了《時尚憲章》,包括開雲Kering集團、VF 集團、Burberry、H&M、adidas、NIKE、PUMA,而LVMH也首次簽署。

環保大浪撲面而來,台灣身為國際紡織時尚供應鏈重要一環又將如何應變?本文摘取近日世界資源研究所WRI與美國成衣影響力機構Aii (Apparel Impact Institute)部分報告
,並詳述2種創新手段如下:

Source: WRI and Aii (2021), Aii and FFG analysis

永續材料的2種環保創新手段
永續性材料與製程,係指相較於傳統材料與製程,每單位排放的溫室氣體量較低的材料與製程。現有的永續性材料與製程不外乎:

  • 物理性回收再生聚酯
  • 物理性回收再生尼龍
  • 有機/優質棉花
  • 物理性回收再生棉花
  • 源自永續性纖維的黏液纖維

然而,正如前所述,為了守住1.5°C防線,我們更需要一些顛覆性的解決方案和前所未有的行動來遏制碳排,以實現2050年淨零排放的目標。

Source: Textile Exchange (2021)

創新方案1. 加快下一代材料的發展
現有降低排放量的解決方案包括:轉向100%可再生電力、擴展可持續材料和工藝、最大限度地提高能源效率、使用替代燃料源逐步淘汰煤炭,若能將之極大化使用,必然會有相當大的效果。不過,想要讓產業長期大量的除碳,就需要下一代的新材料。
目前製造紡織品最常使用的材料有棉、聚酯及人造纖維素纖維(MMCF),據英國Textile Exchange的統計,2020年這些材料占全球纖維市場的比重超過80%。以下列舉各重要原料領域裡的各種創新。

Source: Fashion for Good analysis (2021)

聚酯類的創新
關於聚酯,兩個主要的關鍵創新領域是碳捕捉與利用,以及生質來源聚合物的使用。

  • 碳捕捉與利用(CCU):這個新興的創新領域是捕集二氧化碳當量(CO2EQ)再生與轉化,以供再利用作為化學物或聚合物的原料。雖然CCU主要針對碳,其他的溫室氣體譬如甲烷也可以捕集再利用。
  • 生物合成:生物合成材料包括用於「合成」聚合物的化學物(例如尼龍與聚酯的前驅體),其可透過催化轉化生物質而得者,或是使用發酵過程中的活微生物以生物製造方式而得者。生物質可以來自糧食作物、非糧食作物、農業副產品、或生源廢棄物(下水道汙泥、發酵殘渣)。目前已知的生物合成纖維: Bio-PET、Bio-PA、PHA(polyhydroxyalkanoates,由微生物合成的聚酯,具有生物可降解性、生物相容性、光學活性、壓電效應等優良性能)。

棉花的創新
降低生產棉花造成溫室氣體排放量的關鍵創新領域在於:取代性的種植方法以及使用取代性原料的創新製程。例如:

  • 土地處理:使用安全、可生物分解的覆蓋層,以改進水土保持,製造微氣候。或是實施土壤再生的作法,譬如農林混作,可以增加土壤的有機碳含量。
  • 種子處理:取用有益微生物置於植物內,以改善它們對疾病的天然抵抗力。
  • 精準農業:改善滴水灌溉(加裝控制裝置,以控制水量、殺草劑之供給),而不是採用漫灌或溝灌。
  • 取代性原料:尋找取代性的自然纖維,例如韌皮纖維或源自農業廢棄物的纖維(譬如稻草或大麻),可以創新的方式(譬如透過棉化的方式)將這些纖維處理得具有類似棉花的特性。

人造纖維素纖維的創新
纖維素纖維產業已開始實施閉環式系統再利用化學物(因其傳統的製程較為密集使用化學物與能源)。所以在MMCF上的創新多集中於採用替代性原料,以廢棄的原料取代以樹木為主的纖維素來源。再者,發展替代性製程,也可以大幅減少使用化學物、能源及水。

  • 替代性原料:下一代人造纖維素纖維可以用各種原料製造,取代傳統的樹木。包括(但不限於):食物廢棄物、竹、農業或大麻廢棄物、以及海藻…等等。
  • 替代性製程:製程創新可以大幅降低製造下一代人造纖維素纖維時產生的排放量。例如,物理機械方式可以在製程中僅用水、熱能及壓力,取代使用會排放溫室氣體的化學物。

Source: UNFCCC (2021)

纖維到纖維的化學性回收再利用
從溫室氣體排放的角度來看,化學性回收再利用的解決方案是具有潛能的重要創新領域。化學性回收再利用指的是使用化學物為溶液、反應劑或催化劑,來分離和/或回收目標材料。
從製程的角度來看,化學性回收再利用可分解紡織廢棄物成為化學建構塊,再將它們重新建構為具有類似性質的新纖維,讓紡織廢棄物重新回歸到製造系統內,降低對原生材料的倚賴。
化學性回收解決方案有可能大幅減少時尚產業每年產生的固體紡織廢棄物。這類技術現正在發展當中,並遍及聚酯、棉質、尼龍及棉花聚酯混紡的成衣。

創新方案2. 透過乾式處理淘汰煤炭

根據世界資源研究所WRI與美國成衣影響力機構Aii (Apparel Impact Institute)估計,2021年有52%的溫室氣體排放來自於成衣供應鏈的第二層製程(主要指紡織品印染整理的階段)。
由於這個比重甚大,紡織業有必要討論引起高排放量的傳統濕式處理,以及創新的、近乎乾式的處理方法。

乾式處理可以大幅降低第二層製程階段的排放量。在這個紡織品處理階段,纖維、紗、布或成衣需經過多個步驟,以到達業界希望的性能與美感特質。這些步驟可以廣泛歸類為前處理、染色、印花及加工處理,說明如下表。

Source: Fashion for Good analysis (2021)

傳統上,這些處理步驟發生在非常大的缸裡,注滿了隨時保持高溫的水。這是第二層製程會排放相對大量的溫室氣體的根本原因。這些製程使用石油來源的化學物,譬如合成染料,也是導致溫室氣體的重要貢獻者。
在第二層製程裡要大幅降低能源與水的使用,關鍵解決之道在於將濕式處理轉變為近乎乾式的處理。換句話說,改變需要大量用水的加熱缸處理方式,轉換成僅需要極少或無需用水的處理技術,同時也能降低濕式製程中需要加熱而使用的能源。

因為在濕式處理中要加熱缸中使用的大量用水,就必須用到大量的熱源與煤炭。如果轉變使用創新的近乎乾式的處理製程,第二層製程的排放量有可能減少79%-89%(如下圖顯示)。由於第二層製程是整體排放量的重要來源,轉變使用近乎乾式的處理製程,有可能減少近四分之一(26%)的紡織產業整體排放量。

Source: Fashion for Good analysis (2021)

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