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用生物酶制剂“染绿”传统纺织业

 发布时间:2021-11-19 00:00  来源:科技日报

  在日前举行的江苏纺织服装博览会上,用现代生物技术和生物基原料开发的一批批生态环保、易生物降解和回收再利用的新型纺织面料、纺织产品,成为展会上的亮点,这些新产品代表着纺织行业发展的新趋势。

  当前,采用高效纺织新技术、新工艺开发的纺织材料不断面世,生物技术也在新型纺织材料的生产中发挥着日益重要的作用。生物技术在新型纺织材料研发和生产中的应用,正推动着纺织行业转型升级,走上绿色可持续发展之路。

  推广生物技术解决纺织业高能耗低产出问题

  常州纺织服装职业技术学院院长、常州市纺织工程学会副理事长洪霄表示,纺织行业能耗高、污染严重主要体现在染整加工方面。纺织品的染整加工到目前为止主要还是采用传统的化学方法对天然纤维、化学纤维及其混纺、交织制品进行处理。化学加工技术成熟、处理效果好,织物适应性强,但存在消耗大量水资源、产生大量污水、损伤纺织品质量、增加纺织品上有害有毒物质残留等一系列弊端,这些弊端严重制约了我国纺织工业健康、快速和持续发展。

  将生物酶用于纺织品加工、用新型生物基纤维制造纺织品、在纺织品上用天然色素印染……如今,纺织生物技术在纺织工业中的应用日渐广泛,已成为国内外改造传统纺织产业、促进纺织产业发展的重要支撑。洪霄介绍,这些技术均采用生物基原料,易生物降解,对环境造成的污染较小甚至没有污染。

  克服生产弊端生物酶在纺织领域扮演重要角色

  生物酶制剂作为一种节能减排、对环境友好的助剂,正在纺织印染加工中扮演着越来越重要的角色。目前,生物酶在纺织领域中的纤维改性、真丝脱胶、原麻脱胶、染整工艺退浆、精练整理和净洗加工,以及纺织印染的废水处理等方面都有所应用。

  生物酶用在纺织业到底有哪些好处呢?常州纺织服装职业技术学院纺织学院副院长曹红梅副教授给记者举了几个例子。

  传统碱退浆、精练工艺大量使用强碱和表面活性剂等化学品,处理后还需使用大量水进行布面清洗,存在耗水量大、能耗高、耗时长以及排放废水碱性大、色度深等缺点,已成为印染行业最大的污染源,严重污染生态环境。而棉织物酶法染整前处理技术避免了烧碱和表面活性剂等化学品的大量使用,利用淀粉酶、果胶酶等分解去除淀粉浆料、果胶质等纤维上人为施加和纤维固有的非纤维素杂质,可提高织物润湿性,确保后续印染加工顺利进行,节能减排、环保降污作用显著。

  传统麻脱胶采用高温高压强碱化学法工艺,工序长、纤维损伤大、能耗大、废水环境污染大且处理成本高。麻类生物脱胶技术通过采用高效复合酶可在常压下有效去除麻中果胶、半纤维素、木质素等杂质,具有工序大幅缩短、纤维损伤小、化学品消耗减少、污染少、能耗低、无需大量水洗等优点。

  传统化学防缩方法主要是氯化法,但是氯化

  处理时有效氯(如氯气等)会与羊毛中的氨基酸残基反应生成各种可吸收有机卤化物,这些卤化物具有致癌和致突变作用,对各种生物危害性巨大。羊毛生物防缩技术主要采用角蛋白降解酶催化破坏羊毛特征鳞片结构,避免了对环境污染较大的氯化处理,同时大幅省去了氯化法中多道中和、水洗等步骤。

  曹红梅告诉记者,用纺织生物技术替代传统的纺织品化学加工,不仅能够大大减少水资源的消耗,而且能从源头上显著降低化学品的使用量,减少难以降解污染物的产生;同时,由于工艺流程的缩短或工艺条件(如温度等)的降低,还能大幅减少电、煤、气的消耗。

  此外,洪霄表示,利用生物技术不仅有效地改进了现有纺织生产存在的不足,还可根据需要开发出适合纺织生产的新纤维,拓宽纺织原材料领域。比如,我国科学家能将可控制羊毛细度的基因植入绵羊体内,从而获得又细又长又软的羊毛,为生产高档轻薄型毛织物提供优质原料。

  提高创新能力增强我国纺织品的国际竞争力

  我国在本世纪初开始重视纺织生物技术的研发和推广,一批高校、酶制剂企业和纺织印染企业在国产化纺织酶制剂创制、纺织应用工艺开发方面开展了大量工作,取得了一批创新成果。如江南大学成功研发细菌产碱性果胶裂解酶、过氧化氢酶、高活力角质酶、PVA降解酶等新型染整前处理用酶,实现碱性果胶裂解酶和角质酶“一步跨膜”高效发酵,表达量达到国际领先水平,成果打破国外酶制剂公司垄断,推动了国产纺织酶的市场应用。在纤维素纤维制品生物抛光方面,康地恩生物科技有限公司通过高效表达生产技术,将中性纤维素酶的市场价格从每公斤200元降至每公斤15元,打破了国外垄断。近年来,我国的羊毛防缩用角蛋白降解酶的发酵活力、底物特异性水平也得到显著提升。

  但由于起步晚,我国在纺织专用酶基因挖掘、定向进化、高通量筛选、分子改造、高效低成本发酵等工业酶研发技术方面研究相对较少,导致国内企业在纺织酶品种多样化、品质高性能化、配方灵活化、生产低成本化、应用工艺最优化等方面与国外先进水平存在一定差距。

  精准设计、按需开发高性能低成本纺织酶制剂,提高我国酶制剂的生产和应用技术水平并实现产业化推广,提高纺织产品的加工质量,减轻纺织加工对环境造成的污染,是我国纺织工业绿色发展的重要途径和迫切要求,也是纺织生物技术需要继续发力的方向。

  洪霄建议,要加大对高性能、功能性、差别化纤维材料,新型纺织染整技术,高性能产业用纺织品等重点领域的研发攻关,提高技术原创能力,加快科技成果的产业化和推广应用,解决纺织工业对环境的污染问题,全面提高纺织产品的附加值和国际竞争力。


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