“雙碳”背景下校服產(chǎn)業(yè)綠色化轉(zhuǎn)型的挑戰(zhàn)與對策

段雪景，張曉強，張 瑜，龔 龑,2，沈亞萍

(1.新疆大學 紡織與服裝學院，新疆 烏魯木齊 830046； 2.北京服裝學院 材料設計與工程學院，北京 100029；3.中國紡織信息中心，北京 100020)

全球氣候變化是21世紀人們面臨的巨大挑戰(zhàn)之一[1]，其在威脅人類生存環(huán)境的同時，也在影響著全球經(jīng)濟發(fā)展和地緣政治格局[2]。因此，在大危機形勢下，加快溫室氣體減排已成為全球各國的責任。我國力爭在2030年前實現(xiàn)二氧化碳排放總量達到峰值，2060年前實現(xiàn)碳中和[3]。在碳達峰碳中和(以下簡稱“雙碳”)背景下，各行業(yè)高碳的技術和產(chǎn)品將被淘汰，同時催生低碳技術和產(chǎn)品，風險與機遇并存。

紡織服裝行業(yè)作為我國傳統(tǒng)支柱產(chǎn)業(yè)、重要的民生產(chǎn)業(yè)和創(chuàng)造國際化新優(yōu)勢的產(chǎn)業(yè)[4]，在推動“雙碳”目標進程中起著重要作用。然而我國作為紡織品生產(chǎn)大戶，每年排放的溫室氣體約12億t，遠超所有國際航班和海運排放的總和?！半p碳”目標下，國內(nèi)紡織服裝業(yè)面臨的減排壓力較大。目前，各研究學者除了不斷研究環(huán)保新材料、新技術外，運用生命周期評估法對紡織品進行碳足跡評估，從而針對性實現(xiàn)某環(huán)節(jié)減排，其中以棉纖維類紡織產(chǎn)品的研究案例最多[5]。同時，在“雙碳”背景下，歐利惠提出推動當前服裝產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關鍵動力是科技創(chuàng)新[6]。

對于服裝領域中的細分產(chǎn)業(yè)——校服的相關研究包括面料染整綠色化技術開發(fā)[7]、校服綠色化設計開發(fā)等[8]。但校服產(chǎn)業(yè)整體實現(xiàn)綠色化發(fā)展的相關研究較少。因此，為進一步減少校服產(chǎn)業(yè)資源消耗和碳排量，積極響應“雙碳”號召，本文通過整合現(xiàn)階段國內(nèi)校服產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，對“雙碳”背景下校服產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)綠色轉(zhuǎn)型要面臨的主要挑戰(zhàn)進行分析總結，提出現(xiàn)階段校服產(chǎn)業(yè)綠色化轉(zhuǎn)型對策，旨在為校服產(chǎn)業(yè)全面綠色低碳轉(zhuǎn)型提供方向和思路。

1 校服產(chǎn)業(yè)綠色化轉(zhuǎn)型必要性

1.1 校服產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

1.1.1 校服市場

根據(jù)國家統(tǒng)計局的數(shù)據(jù)顯示，2017—2020年，我國中小學在校生人數(shù)從1.85億人提升至1.97億人，各級各類學歷教育在校生人數(shù)從2.70億人提升至2.89億人?！?019中國校服產(chǎn)業(yè)白皮書》顯示，中國校服市場需求規(guī)模約為1 130～1 250億套[9]。新一代校服的市場在未來10年將有20倍以上的增長空間[10]。隨著2021年三胎政策的放開，未來我國的出生率有望抬升，在校生人數(shù)有望進一步增加，這為校服產(chǎn)業(yè)帶來了可觀的增量空間。

1.1.2 校服質(zhì)量安全

學生正處于生長發(fā)育期，其貼身穿著的校服成為“第二層皮膚”，因此校服的安全、標準和美感相比其他品類服裝會更加嚴格。2013年上?！岸拘７笔录陌l(fā)生，促成和加快了校服標準的頒布實施GB/T 31888—2015《中小學生校服》是中國首個專門針對中小學生在校日常統(tǒng)一穿著服裝的標準。實現(xiàn)了中國校服標準的從無到有，有效規(guī)范了中小學生校服市場，提升了我國校服的質(zhì)量。但近幾年，校服抽檢中仍存在不合格校服。校服具體常見不合格項目及不合格率如圖1所示[11-12]，主要不合格項目為水洗后外觀和耐光色牢度，其次為水洗尺寸變化率、繩帶及使用說明，其余項目不合格率均在6%以下?？梢钥闯觯７|(zhì)量安全問題主要在于面料。由于中國校服產(chǎn)業(yè)市場分散，長期以來形成以小作坊利益圈層、半封閉拼低價為主的競爭狀態(tài)；且行業(yè)處于技術含量偏低、能耗偏高的產(chǎn)業(yè)發(fā)展狀態(tài)，導致校服面料生產(chǎn)易存在不合格的現(xiàn)象。面對巨大的校服市場，生產(chǎn)不合格校服不僅對學生健康造成影響，其生產(chǎn)過程及不合理回收淘汰后校服的現(xiàn)象也會對環(huán)境造成影響。

圖1 校服常見不合格項目及不合格率Fig.1 Commonly failed items and failure rate of school uniforms

1.1.2 校服產(chǎn)業(yè)污染

對于當前的校服產(chǎn)業(yè)來講，其生產(chǎn)鏈較復雜，且其中的每一個環(huán)節(jié)都可能對環(huán)境造成污染。傳統(tǒng)的校服面料一般采用滌綸或滌/棉混紡，每生產(chǎn)1件嶄新校服，其背后是巨大的耗能：制作1件棉襯衫平均排放13 kg CO2、2 700 L水；1條重約0.4 kg的滌綸長褲，從原材料的生產(chǎn)到使用，要消耗約200 kW·h的能源，相當于排放47 kg的CO2[13]。3億名左右的在校生，按照每名學生2套校服統(tǒng)計，將需要6億套左右的校服。如果1 kg的原材料可織布7.5 m，則一套校服用布約2 m，消耗材料約0.27 kg，那么約15.7萬t的原材料才能滿足6億的校服需求，將會產(chǎn)生不小的耗能。而目前一些新興環(huán)保面料的生產(chǎn)技術有效減少了碳排放，如“零染”色紡面料，即采用不染色的纖維原液著色技術。與傳統(tǒng)面料相比，“零染”色紡面料每平方米減少了26%的碳排量，節(jié)約72%的水量，最大程度減少了環(huán)境污染。

1.2 “雙碳”背景下綠色化轉(zhuǎn)型的必要性

校服不同于其他服裝，更具有教育意義。校服作為校園文化的媒介，自身價值遠超過一件普通的衣服。校服產(chǎn)業(yè)在設計、生產(chǎn)、使用等環(huán)節(jié)產(chǎn)生的二氧化碳，不僅對校服產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟效益產(chǎn)生影響，阻礙綠色化轉(zhuǎn)型進程，同時對全球的自然環(huán)境和資源也會造成不可逆的影響。隨著《2019中國校服產(chǎn)業(yè)白皮書》的發(fā)布，校服發(fā)揮美育教育功能，綠色化、品牌化轉(zhuǎn)型發(fā)展將成趨勢[9]。

綠色化發(fā)展使校服在健康和環(huán)保方面得到改善，為學生提供更好的成長環(huán)境，對行業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生積極影響。同時，在促進碳減排過程中，可以幫助中國校服產(chǎn)業(yè)提高工業(yè)全要素生產(chǎn)率，向數(shù)字智能化生產(chǎn)方式發(fā)展，培育新的商業(yè)模式[14]。在“雙碳”背景下，校服企業(yè)對碳資產(chǎn)管理得當，可以幫助減少企業(yè)運營成本、提高企業(yè)競爭力。當前“雙碳”目標，成為國家和企業(yè)未來30～40 a的低碳發(fā)展目標，是實現(xiàn)綠色化轉(zhuǎn)型的動力。所有企業(yè)及供應鏈將持續(xù)開展碳排放“核算+減排+披露”。校服產(chǎn)業(yè)將以校服為載體，與供應鏈生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)產(chǎn)生環(huán)保鏈接，讓環(huán)保理念在校園內(nèi)生根發(fā)芽，植根每一位學生的內(nèi)心。

因此，面對千億市場容量的校服產(chǎn)業(yè)，其綠色化轉(zhuǎn)型是必經(jīng)之路。目前新疆大學紡織與服裝學院、北京服裝學院以及蘇美達伊頓紀德、優(yōu)卡校服等企業(yè)，在“雙碳”目標的推動下，為促進校服行業(yè)向品牌化、綠色化、精細化的優(yōu)質(zhì)方向發(fā)展，致力于環(huán)保校服面料研發(fā)、綠色校服設計、供應鏈減排等，將低碳安全的校服推進大眾視野。

2 校服產(chǎn)業(yè)綠色化轉(zhuǎn)型面臨的挑戰(zhàn)

2.1 低碳意識薄弱

近兩年，服裝原料的價格大幅度上漲，而各地政府對校服行業(yè)的價格限制還停留在較低水平。因此，大多數(shù)校服企業(yè)為追求大量利潤，而忽略校服本身質(zhì)量問題，對校服的綠色發(fā)展更是無暇顧及。甚至有部分企業(yè)做出假象，打著低碳的旗號賣產(chǎn)品，存在“口號減碳”“概念減碳”等現(xiàn)象[15]。其沒有真正意識到國家發(fā)展大趨勢以及綠色化發(fā)展對促進企業(yè)自身發(fā)展的重要性，對低碳的認識還有待深化。另外，綠色化轉(zhuǎn)型前期需要投入大量的人力、物力、財力和科學技術作為支撐，大多數(shù)中小型校服企業(yè)難以承擔，對低碳綠色轉(zhuǎn)型往往是望而卻步。因此，發(fā)展綠色校服產(chǎn)業(yè)，企業(yè)自身不僅需要加強低碳發(fā)展意識，引進科技支撐。政府也需要加大資金支持，鼓勵企業(yè)生產(chǎn)低碳校服。此外，隨著80、90后父母消費能力、審美意識和教育觀念的提高，優(yōu)先考慮的因素已從價格逐步轉(zhuǎn)向質(zhì)量和舒適度[16]，地方政府應根據(jù)當?shù)厍闆r“放寬”校服價格限制。把綠色低碳發(fā)展上升到鞏固服裝強國的高度，實現(xiàn)低碳發(fā)展意識深入每個人心中。

2.2 未形成低碳校服標準

目前，校服企業(yè)對低碳服裝的理解都是比較模糊的。對于一件校服，從原材料獲取到紗線、面料生產(chǎn)，整個過程會產(chǎn)生多少碳排放，還沒有具體的考核指標，缺乏相應的檢測技術和檢測標準，未能給企業(yè)提供低碳校服標準參考。目前，GB/T 31888—2015《中小學生校服》標準，已經(jīng)成為校服生產(chǎn)最基本的標準，但不足以滿足“雙碳”時代的要求與學生的需求。為使校服產(chǎn)業(yè)品牌化，加快綠色轉(zhuǎn)型，制定高于國家標準的企業(yè)標準是必不可少的。校服龍頭企業(yè)、政府、高校應在此基礎上對現(xiàn)有的校服產(chǎn)業(yè)鏈建立一個適當?shù)牡吞紭藴剩瑢Ξa(chǎn)業(yè)從上游到下游的碳排放進行監(jiān)控限制。

2.3 廢舊紡織品回收利用率低

中國每年能產(chǎn)生至少600萬t左右的廢舊紡織品，并以每年超過10%的速度增長[17]，而循環(huán)利用率卻不到15%[18]。其中，由于學生群體生長速度快、升學轉(zhuǎn)學換校服等原因，使校服更新速度加快，導致中國每年淘汰掉的校服遠超過2億套，造成大量廢舊紡織品浪費。而校服產(chǎn)業(yè)由于生產(chǎn)機制、回收體系等方面不完善，使得校服再循環(huán)利用率無法提升，傳統(tǒng)廢舊校服回收方式如圖2所示。目前工業(yè)化生產(chǎn)的校服被廢棄后，多以焚燒、填埋的方式處理，會有破壞環(huán)境的風險。但廢舊校服來源明確、成分相對單一，相比其他紡織品比較容易集中處理并高價值再利用，有希望成為提高廢舊紡織品循環(huán)再利用的突破口。

圖2 傳統(tǒng)廢舊校服回收方式Fig.2 Traditional ways of recycling used school uniforms

3 校服產(chǎn)業(yè)綠色化轉(zhuǎn)型發(fā)展對策

3.1 深化綠色校服設計

對于校服設計，要符合綠色設計的4點要求：可簡化、再利用、可回收和可降解[19]，在最大程度上減少對環(huán)境的危害。目前，在服裝綠色設計過程中，還沒有能完全達到綠色環(huán)保目的的設計理念和方法[20]。因此綠色校服設計任重道遠，需要在面料、結構、工藝等細節(jié)方面不斷深入。

面料是一件校服的基底，也可以說是校服產(chǎn)業(yè)變革的全新起點。作為低碳實施的標榜，2022年冬奧會完美詮釋了綠色低碳，校服企業(yè)可從中學習借鑒新面料和新技術。如奧運雪板的板底由超高分子量聚乙烯纖維(UHMWPE)制成，UHMWPE作為世界三大高性能纖維之一，超輕超硬，具有優(yōu)良的力學性能，且耐沖擊、耐磨、耐化學腐蝕等[21]。根據(jù)中國化工經(jīng)濟技術發(fā)展中心統(tǒng)計，2021年全球UHMWPE纖維總產(chǎn)能約9.5萬t/a，預計到2026年全球UHMWPE纖維產(chǎn)能將達到13.5萬t/a。將其與棉混紡，生產(chǎn)夏季校服T恤、短褲等，具有穿著涼爽、不發(fā)臭的特點。不僅環(huán)保，其耐磨、耐切割性也較好，可增加校服延穿性能。但UHMWPE纖維相比傳統(tǒng)的校服用纖維而言，還存在成本高，生產(chǎn)效率低的問題。校服企業(yè)可根據(jù)需求適當減少UHMWPE纖維的混紡比例來降低校服面料的生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率，從而開發(fā)出量大面廣的校服產(chǎn)品。

還有一些領頭企業(yè)不斷開發(fā)環(huán)保面料，如颯美特公司研發(fā)的新型生物基面料—泰綸(PA56)，即通過將玉米等生物質(zhì)原料升級再造，研制成的新型生物基面料。每使用1 t生物基PA56面料，將比生產(chǎn)1 t原始錦綸節(jié)省原油約159 L，減少CO2排放量6.5 t。颯美特冬季校服均采用此面料，可以被再次利用，循環(huán)使用后并不增加碳排放，從而形成一個“面料閉環(huán)”。根據(jù)市場預估，到2025年，PA56的年生產(chǎn)能力可達50萬t，將培育出千億級的產(chǎn)業(yè)鏈，為校服面料轉(zhuǎn)型助力。除面料外，在校服結構設計中可增加創(chuàng)新性，加入“隱藏量”設計或“成長式”設計，使校服實現(xiàn)一衣多穿，延長校服使用周期；校服的加工工藝設計以選擇易于反向處理、流程簡單、低污染的為主，如采用彩棉，可減少印染產(chǎn)生的廢氣廢水。

3.2 引入生命周期評估(LCA)

生命周期評估(LCA)[22]是一種評價一個產(chǎn)品系統(tǒng)(或是一項服務)在生命周期的整個階段(以校服為例，包括校服的原材料種植、紡紗、織布、后加工、生產(chǎn)、運輸及銷售和使用、廢棄過程)對環(huán)境影響的方法，是校服產(chǎn)業(yè)綠色發(fā)展的理論基礎之一。

校服產(chǎn)業(yè)可引入全生命周期視角，運用LCA方法建立低碳校服標準體系，實現(xiàn)碳排放評估和量化。校服企業(yè)可先具體落實碳減排與碳中和目標，通過LCA軟件工具，搭建自己校服產(chǎn)品的生命周期碳足跡數(shù)據(jù)庫，構建核算標準，形成行業(yè)報告等，從而實現(xiàn)碳排放可視化，用于校服從原材料獲取、產(chǎn)品生產(chǎn)直至產(chǎn)品使用后的處置，運用LCA落實低碳校服環(huán)節(jié)圖見圖3。

圖3 運用LCA落實低碳校服環(huán)節(jié)圖Fig.3 Diagram of the implementation of low carbon school uniform using LCA

經(jīng)過審核認證的綠色校服會添加一個碳足跡標簽，明確標明產(chǎn)品從原材料獲取到產(chǎn)品使用或從原材料獲取到產(chǎn)品廢棄處置的累計碳排放量，以此加快校服綠色產(chǎn)品認定的發(fā)展。同時，政府且嚴格把控，鼓勵學校采購綠色認定的校服產(chǎn)品，促使企業(yè)加快綠色轉(zhuǎn)型升級，推動低碳創(chuàng)新發(fā)展。碳標簽的重要性體現(xiàn)在環(huán)境政策的擴展和碳足跡測量的推廣上[23-24]。碳標簽是生態(tài)標簽的一種形式，通過建立一個市場機制來獎勵制造商減少溫室氣體排放，已經(jīng)獲得了一些認可[25-26]。英國劍橋大學研究發(fā)現(xiàn)，1件250 g的純棉短袖，從棉花種植到消費者使用之前其生命周期的正常碳排放足跡約為3 kg。而寧波太平鳥時尚服飾股份有限公司在發(fā)布的一件新疆棉印花T恤上掛了一個碳標簽，消費者即可通過掃描標簽上二維碼實時查看其從棉花采摘到最后做成成衣的整個過程中排放出的1.33～1.72 kg的碳足跡信息[27]。學生若穿著經(jīng)過綠色認定，帶碳標簽的校服，在讀書期間不僅可以省下不小的碳量，也能夠讓學生清楚認知到自身穿著校服的碳足跡，起到一定的育人功能。因此，未來應科學地運用LCA方法評估校服全生命周期的碳足跡，構建碳足跡核算體系，推廣校服碳足跡標簽，推動綠色校服發(fā)展。

3.3 構建廢舊校服回收體系

廢舊校服回收再利用是針對當前校服浪費、污染現(xiàn)狀的重要改善措施。據(jù)相關研究所得：與使用原材料加工生產(chǎn)相比，每使用1 kg廢舊紡織品可減少3.6 kg的CO2排放。因此，廢舊校服回收勢在必行。校服的回收方案可運用LCA法，LCA提出了紡織品供應鏈中的一個關鍵領域，主要強調(diào)了回收技術以及紡織品回收廠和廢物收集區(qū)之間的運輸距離，以及運輸過程中消耗的大量能源[28]。

實現(xiàn)“校服零廢棄”，需要一套完整的閉環(huán)廢舊校服回收體系，應該從校服研制的源頭(面料的選用、設計制作)、校服的使用到回收利用的各個方面都有嚴格的規(guī)定和把控，讓每一件校服都不被浪費。廢舊校服回收利用體系如圖4所示。

圖4 廢舊校服回收利用體系Fig.4 Recycling system of used school uniform

在“雙碳”背景下，物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)等現(xiàn)有技術可用于實現(xiàn)廢舊校服的高效收集、識別和回收。現(xiàn)在市面上識別方式基本還是人工分揀，但也存在比較先進的識別方法：如近紅外(NIR)光譜和機器視覺識別，其中NIR技術相對來說比較成熟。近紅外光是介于可見光和中紅外光之間的電磁輻射波，其檢測范圍一般在780～2 600 nm[29]。近紅外光譜在檢測紡織纖維時可以得到含氫基團X—H(X= C、N、O) 的基本信息，如分子的結構組成和狀態(tài)等，同時還能檢測出樣品粒度、高分子物的聚合度及纖維直徑等物質(zhì)的物理屬性等[30]，檢測完畢后對光譜特征進行分析可以獲得廢舊校服結構與組分的信息，用于判定紡織纖維的性質(zhì)。

廢舊校服來源明確、成分相對單一，主要含棉纖維和聚酯纖維等，相比其他紡織品更易集中處理。本文選取廢校服中不同含量的聚酯(T)/粘膠(R)纖維，用近紅外光譜進行無損檢測，結果如圖5所示。圖5中聚酯纖維樣本光譜圖吸收峰最大值在1 650 nm附近，為芳烴的C—H強吸收峰；含有5%～50%粘膠纖維樣本的光譜圖中吸收峰最大值在1 470 nm附近，為羥基的強吸收峰。定性分析樣品中有機分子含氫基團信息，便可以進入到分類回收。廢舊校服回收利用過程中(圖4)，主要運用機械回收和化學回收(水熱、氨解、糖酵解、甲醇分解、酸堿酶等)，以最大程度來減少廢舊校服的碳排放。在化學回收過程中，對于純紡織物來說，只考慮一種材料的回收即可，但是對于混紡織物來說，過程十分繁瑣，例如對纖維素/聚酯混紡織物的化學回收，首先需進行機械加工和分離，然后利用其熱穩(wěn)定性和親水性能等差異，通過解聚、再聚合和紡絲等一系列方式處理[31]。

圖5 不同含量聚酯/粘膠纖維近紅外光譜圖Fig.5 Near infrared spectrogram of polyester/viscose fiber with different content

4 結束語

綠色化轉(zhuǎn)型已成為全球經(jīng)濟增長的主要方向，校服作為文化教育發(fā)展不可或缺的一部分，其產(chǎn)業(yè)綠色化發(fā)展亟需轉(zhuǎn)型升級。通過對我國校服產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀調(diào)研分析，指出校服產(chǎn)業(yè)綠色化轉(zhuǎn)型的必要性，總結出目前校服產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型面臨的主要挑戰(zhàn)。通過綠色設計、產(chǎn)品生命周期評估與廢舊回收三大維度，結合校服產(chǎn)業(yè)綠色化轉(zhuǎn)型的不同角度，分析總結出校服產(chǎn)業(yè)從設計、生產(chǎn)到回收處置整個產(chǎn)業(yè)鏈綠色化轉(zhuǎn)型的主要方法對策。為引領校服產(chǎn)業(yè)智能化改造和綠色轉(zhuǎn)型進程以及校服產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略調(diào)整提供方向和思路。