愛迪生獎/高效潔淨聚酯溶解脫色技術 還原如新!

「高效潔淨聚酯溶解脫色技術」製程溫度降低、脫色效果更好,大幅拓展回收聚酯纖維的再利用範圍,達到高減碳效益。
「高效潔淨聚酯溶解脫色技術」製程溫度降低、脫色效果更好,大幅拓展回收聚酯纖維的再利用範圍,達到高減碳效益。

【撰文/葉思諾】

為了減輕氣候暖化帶來的環境衝擊,世界各國無不揮舞著淨零排碳的旗幟,無論什麼國家、哪種產業,對低碳原料的追求儼然成為共同目標。只是,當所有企業都要採用符合循環經濟理念的原料,再生材料,來源夠嗎?

可口可樂與零售商合作推廣寶特瓶回收、再製成rePET再生塑膠,並宣布在2030年完全採用回收塑料包裝瓶。這樣做的業者還有百事可樂、雀巢等塑膠瓶生產大戶,全在努力減塑。

「這對於紡織業來說並不是好消息,」工研院材料與化工研究所組長張昌榮說,臺灣是全球再生聚酯的重要產地,面對NIKE、adidas等國際服飾品牌逐年升高的再生環保材料的採購需求,原本回收寶特瓶抽紗早已供不應求,飲料大廠自建回收系統,未來取得回收寶特瓶將更加困難,回收寶特瓶的缺口超過千萬噸,勢必得另闢突破點。

廢棄衣物變身再生纖維 關鍵在脫色技術

根據紡織交易所調查統計,2023年全球生產的6,540萬噸聚酯纖維,只有15%是來自於回收再製品,其中寶特瓶材料就占了9成,顯示大批送進焚化爐裡燒毀的廢棄成衣品,都沒有機會踏上循環經濟之路。

「用寶特瓶作為環保纖維材料較為簡單,因為寶特瓶不需要經過脫色,」張昌榮解釋將舊衣服還原成適合各種應用的紗線有何難處。五顏六色的舊衣,若未經脫色就重新抽紗,纖維都是近乎黑色的深色,應用範圍受限。而且,混紡成衣多半將數種不同材質集結在同一件衣服上,還可能有鈕扣、拉鍊、鉚釘等配件,更讓回收再製之路困難重重。

「纖維到纖維」就是應運而生的紡織技術革命,也就是將售出的紡織品回收抽紗、重新製成衣物回到市場,讓廢棄織品回歸循環體系。歐盟是最早的倡議者,在2022年就提出「2030永續與循環紡織策略」,要求生產者必須負起紡織品綠色設計及回收及再利用的責任,促進資源循環。 在《臺灣2050淨零排放路徑及策略》中,紡織也被列為重點淨零轉型產業之一。

堅持不使用有機溶劑 費時4年研發

目前國際主流脫色技術,是利用有機溶劑與染料的親合性,以高溫高壓設備將染料溶出,但脫色率極限只有8成,肉眼就能看出殘留的顏色。而且,經過高溫、高壓製程,染色纖維的化學分子鏈容易斷裂,再製品的耐用性也打了問號。因此,過去紡織業界多半只回收邊角布料這一類尚未染色的布料,用於填充材料等次級產品之上。

「工研院想替臺灣紡織業者找到更佳的國際競爭優勢,」張昌榮說,臺灣紡織業在全球產業占了舉足輕重地位,當國際品牌業者急切尋找符合低碳理念的再生材料時,誰能率先提供完美解決方案,誰就能吃下市場大餅,反之,沒有跟上永續趨勢的供應商,則將無情地被市場淘汰。了解業界的需求,4年前,工研院決心以永續低碳理念投入「高效潔淨聚酯溶解脫色技術」的研發。

「不使用有機溶劑,就不會再對環境產生衝擊,業者也不需再花成本與排碳量來處理有機溶劑廢液回收的問題,」從投入研發的第一天起,工研院團隊就選了一條極難的路,與業界技術背道而馳,堅持「零有機溶劑」、「低溫製程」,還要達到「更高的脫色率」。

脫色率高達99% 再生纖維耐用性高

技術研發初期,業界對這項前瞻的技術能否真正商業化大多抱持懷疑的觀點。

張昌榮坦言,研發過程數度卡關,團隊成員也曾經猶豫,如果此路不通,是不是應該換一條路走?真的要設定這麼高的脫色目標嗎?堅持完全不使用有機溶劑是可行的嗎?要不要稍微調高製程溫度?

「但這些都偏離我們當初投入這項技術的初衷了。」張昌榮說,每當紡織業者來電詢問這項技術的進展、分享國際品牌最新採購需求變化,讓他確定這些堅持真的符合未來紡織產業的趨勢。想到這是紡織業轉型的關鍵時間點,團隊在一次又一次的挫敗中,都決定再「撐」一下。

經過一次又一次的模擬與驗證,終於透過染料分子溶解特性的改變,有效提升純化程序的分離效率。傳統技術需要使用攝氏150度到200度的高溫製程,工研院的技術只需要用攝氏100度的相對低溫,就能將染料脫除99%,後續再製為聚酯纖維產品。

而且,製程溫度降低、脫色效果反而更好,傳統技術的脫色率僅約8成,肉眼仍可看出明顯殘餘染料,而工研院的技術脫色率達99%,品質好、賣相佳,大幅拓展回收聚酯纖維的再利用範圍。與傳統將廢棄衣物丟進焚化爐的方式相比,從纖維到纖維的作法,約可達到45%的減碳效益。

臺灣紡織業者永續時代的關鍵競爭力

目前,「高效潔淨聚酯溶解脫色技術」已經通過完成初步材料應用驗證,正與紡織大廠密切合作進行場域測試與驗證。張昌榮說,臺灣本來就是再生塑料大國,當臺灣本土回收塑膠瓶量能已達到高峰,也不容易從國際大飲料廠手上分食貨源,臺灣業者手上如能握有前瞻的循環原料,將成為永續時代的關鍵競爭力。

張昌榮也提到,選擇聚酯纖維作為脫色技術的出發點,是因為考量到聚酯纖維在全球紡織原料占5成。紡織產業還有許多其他材料,比如棉、尼龍、壓克力等,未來,工研院將持續在目前的研發基礎之下,持續將應用範圍拓展至聚酯纖維以外的紡織材料之上,提升廢棄紡織材料的價值,替臺灣紡織業者找到永續時代的新商機。

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