廢舊紡織品服裝回收再利用環(huán)境影響評(píng)價(jià)綜述

陳 爽，黃倩雯，劉 燦，王彩虹，王璐瑤，葉翔宇, 王來(lái)力,1b

(1.浙江理工大學(xué)，a.服裝學(xué)院，b.浙江省服裝工程技術(shù)研究中心, 杭州 31008； 2.浙江省輕工業(yè)品質(zhì)量檢驗(yàn)研究院，杭州 310018)

消費(fèi)觀念和消費(fèi)模式的轉(zhuǎn)變使紡織品服裝的生命周期縮短，紡織服裝產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)能持續(xù)擴(kuò)大，綜合導(dǎo)致產(chǎn)生大量的廢舊紡織品服裝。GB/T 38923—2020《廢舊紡織品分類與代碼》中將廢舊紡織品分為廢紡織品和舊紡織品。廢紡織品又可稱為生產(chǎn)過(guò)程廢品，指在紡紗、織造和制成品(如服裝、服飾、家紡產(chǎn)品等)生產(chǎn)加工的各道工序產(chǎn)生的廢棄紡織原料或半成品，如紡紗清花、梳棉工序以前的落物(回花、地弄花、蓋板花等)，制成品加工過(guò)程中的廢紗、廢布、布碎等[1]。舊紡織品通常是指喪失部分或全部使用功能、時(shí)尚性的紡織服裝制成品，如不再穿著的舊服裝、不再使用的舊家紡產(chǎn)品、積壓過(guò)時(shí)的庫(kù)存紡織服裝產(chǎn)品等，是廢舊紡織品的主要來(lái)源。

廢舊紡織品服裝的處理方式通常有填埋和回收再利用，其中填埋的方式不僅造成了資源浪費(fèi)，且造成環(huán)境影響。廢舊紡織品服裝的回收再利用可實(shí)現(xiàn)資源循環(huán)，受到廣泛的關(guān)注。《紡織行業(yè)“十四五”發(fā)展綱要》指出開(kāi)發(fā)廢舊紡織品高值化利用技術(shù)是“十四五”發(fā)展重點(diǎn)突破的關(guān)鍵技術(shù)之一。2022年3月由國(guó)家發(fā)改委發(fā)布的《關(guān)于加快推進(jìn)廢舊紡織品循環(huán)利用的實(shí)施意見(jiàn)》指出，到2025年、2030年中國(guó)的廢舊紡織品循環(huán)利用率分別達(dá)到25%和30%，廢舊紡織品再生纖維產(chǎn)量分別達(dá)到200萬(wàn)噸和300萬(wàn)噸。

廢舊紡織品的回收再利用可豐富紡織纖維材料的來(lái)源，減少資源浪費(fèi)，其回收再利用過(guò)程的環(huán)境影響亦受到較多的關(guān)注。本文采用CiteSpace可視化文獻(xiàn)分析工具對(duì)廢舊紡織品服裝回收再利用環(huán)境影響評(píng)價(jià)的中英文文獻(xiàn)進(jìn)行計(jì)量分析，并對(duì)廢舊紡織品服裝回收再利用環(huán)境效益的計(jì)算方法、不同回收方式造成的環(huán)境影響綜合評(píng)價(jià)、回收再利用給前后兩個(gè)紡織服裝產(chǎn)品生產(chǎn)帶來(lái)的環(huán)境效益評(píng)價(jià)等關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行了討論，為廢舊紡織品服裝回收再利用的環(huán)境影響評(píng)價(jià)提供參考。

1 回收再利用環(huán)境影響研究文獻(xiàn)計(jì)量分析

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

在WEB OF SCIENCE核心數(shù)據(jù)庫(kù)中，選擇文獻(xiàn)類型為“article”，選擇主題為“recovery, reuse, recycle, recycling, waste textile, textile fiber, fabrics, textiles, yarn, garment, clothing, apparel, environment impact, life cycle assessment, life cycle analysis”，檢索詞之間以“OR”或“AND”進(jìn)行連接，經(jīng)檢索并刪除與廢舊紡織品回收再利用研究無(wú)關(guān)的條目后，得到32篇文獻(xiàn)，時(shí)間分布于2008年1月至2022年6月。

在CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)中，選擇文獻(xiàn)類型為“期刊”，利用高級(jí)檢索，選擇主題“再生、回收、回收再利用、紡織品、紡織服裝、紡織纖維、紗線、面料、環(huán)境影響評(píng)價(jià)、生命周期評(píng)價(jià)、足跡評(píng)價(jià)、環(huán)境足跡評(píng)價(jià)、碳足跡、化學(xué)品足跡”，檢索詞之間以“OR”或“AND”連接，經(jīng)檢索并刪除與廢舊紡織品服裝回收再利用研究無(wú)關(guān)的條目后，得到59篇文獻(xiàn)，時(shí)間分布于2006年1月至2022年6月。使用CiteSpace 5.8.R3(64bit)版本軟件對(duì)篩選得到的中文和英文文獻(xiàn)進(jìn)行研究熱點(diǎn)和演進(jìn)趨勢(shì)計(jì)量分析。

1.2 計(jì)量結(jié)果分析

時(shí)間線視圖側(cè)重于勾勒出各個(gè)聚類之間的關(guān)系和每個(gè)聚類中文獻(xiàn)的歷史跨度，通過(guò)時(shí)間線視圖可以觀察到各個(gè)聚類之間的主要關(guān)鍵詞以及關(guān)鍵詞的分布時(shí)間與連接關(guān)系。時(shí)間線圖譜能夠有效呈現(xiàn)出某一領(lǐng)域中的關(guān)鍵詞聚類分布和關(guān)鍵詞熱點(diǎn)演變，每個(gè)聚類所對(duì)應(yīng)的橫向粗線越長(zhǎng)，代表該聚類跨越的時(shí)間就越長(zhǎng)。視圖中節(jié)點(diǎn)大小與關(guān)鍵詞頻次成正比，關(guān)鍵詞頻次越高，節(jié)點(diǎn)越大。聚類模塊性指數(shù)Q值和聚類輪廓性指數(shù)S值來(lái)評(píng)估圖譜聚類效果，一般認(rèn)為Q>0.3意味著聚類結(jié)構(gòu)顯著，S>0.5聚類就是合理的，S>0.7意味著聚類是令人信服的[6]。廢舊紡織品服裝回收再利用環(huán)境影響研究中英文文獻(xiàn)時(shí)間線視圖見(jiàn)圖1和圖2。

圖1 2008—2022年廢舊紡織品服裝回收再利用環(huán)境影響研究英文文獻(xiàn)時(shí)間線視圖Fig.1 Key word timeline view of English research literature on environmental impact of waste textile recycling from 2008 to 2022

圖2 2006—2022年廢舊紡織品服裝回收再利用環(huán)境影響研究中文文獻(xiàn)時(shí)間線視圖Fig.2 Key word timeline view of Chinese research literature on environmental impact of waste textile recycling from 2006 to 2022

由圖1可知，Q=0.708，S=0.9254，說(shuō)明2008—2022年間廢舊紡織品服裝回收再利用環(huán)境影響評(píng)價(jià)類研究英文文獻(xiàn)關(guān)鍵詞聚類效果顯著。聚類結(jié)果排最前的是“chemical recycling”，這反映出化學(xué)回收方式是廢舊紡織品服裝回收再利用環(huán)境影響評(píng)價(jià)領(lǐng)域較熱門的研究點(diǎn)，并且該聚類時(shí)間跨度為2015年至今，說(shuō)明對(duì)其研究一直持續(xù)。另外，關(guān)鍵詞“l(fā)ife cycle assessment”節(jié)點(diǎn)最大，即關(guān)鍵詞“l(fā)ife cycle assessment”出現(xiàn)頻次最高，該關(guān)鍵詞于2012年首次出現(xiàn)，從圖譜中的連接線可知其與后來(lái)絕大多數(shù)的文章都有一定相關(guān)性，表明越來(lái)越多的文獻(xiàn)對(duì)廢舊紡織品服裝回收再利用環(huán)境影響評(píng)價(jià)以生命周期評(píng)價(jià)方法為基礎(chǔ)，例如，對(duì)不同的回收方式進(jìn)行生命周期評(píng)價(jià)的比較、對(duì)含有不同再生原料的紡織品進(jìn)行生命周期評(píng)價(jià)比較。在以“l(fā)ife cycle assessment”為關(guān)鍵詞的文章中最具影響力的一篇是2017年發(fā)表于Resources,ConservationandRecycling上的論文，至今被引高達(dá)65次。該文章基于生命周期評(píng)價(jià)方法對(duì)回收棉、普通棉和有機(jī)棉的環(huán)境影響進(jìn)行比較，為廢舊紡織品服裝回收再利用環(huán)境影響評(píng)價(jià)研究提供了新的思路[8]。此外，聚類“recycling”和聚類“reuse scenario”在時(shí)間上呈現(xiàn)出交替現(xiàn)象，關(guān)于“reuse scenario”的研究在2018年后逐漸結(jié)束，同時(shí)對(duì)“recycling”的研究自2016年起越來(lái)越多，表明當(dāng)前廢舊紡織品服裝回收再利用的研究重點(diǎn)已經(jīng)從原來(lái)的直接二次使用轉(zhuǎn)向資源化再利用。

由圖2可知，Q=0.7855，S=0.8983，說(shuō)明2006—2022年廢舊紡織品服裝回收再利用環(huán)境影響評(píng)價(jià)類研究中文文獻(xiàn)關(guān)鍵詞聚類效果亦顯著。聚類結(jié)果排前三的依次為“回收利用”“回收”“循環(huán)利用”，對(duì)檢索篩選出的中文逐篇分析可知，中文文獻(xiàn)中的綜述性文章占大多數(shù)，通常為回顧總結(jié)廢舊紡織品服裝的回收模式、再生方式、再生處理的關(guān)鍵技術(shù)等問(wèn)題，使得關(guān)鍵詞相似度較高。聚類“焚燒”的研究高峰時(shí)段是2012—2017年，聚類“紡織”“碳排放”和“廢舊”包含的關(guān)鍵詞最少，均短暫出現(xiàn)后又消失，表明中文文獻(xiàn)對(duì)廢舊紡織品服裝回收再利用環(huán)境影響評(píng)價(jià)的細(xì)化研究較少。

2 回收再利用環(huán)境影響研究結(jié)果與討論

廢舊紡織品服裝回收再利用可延長(zhǎng)紡織品服裝使用周期、實(shí)現(xiàn)紡織纖維或能量的再循環(huán)(見(jiàn)圖3)，回收再利用方法有物理法、化學(xué)回收法和能量法[9]?；诨厥蘸蟮牟煌猛?，亦可以將廢舊紡織品服裝回收再利用分為閉環(huán)循環(huán)和開(kāi)環(huán)循環(huán)兩類[10]。閉環(huán)循環(huán)是指產(chǎn)品中的材料被回收并用于相同或近似相同的產(chǎn)品，開(kāi)環(huán)循環(huán)是指產(chǎn)品中的材料被回收并用于另一類產(chǎn)品的過(guò)程。閉環(huán)循環(huán)和開(kāi)環(huán)循環(huán)涉及到的回收再利用技術(shù)不同，過(guò)程中產(chǎn)生的環(huán)境影響亦不相同。

圖3 廢舊紡織品服裝回收再利用方法和產(chǎn)品Fig.3 Recycling methods and products of waste textiles and clothing

對(duì)計(jì)量分析篩選出的中英文文獻(xiàn)分析發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有文獻(xiàn)中環(huán)境影響評(píng)價(jià)的系統(tǒng)邊界涉及廢舊紡織品的收集、回收處理、再生產(chǎn)品(如纖維、紗線、面料、制成品)生產(chǎn)等單個(gè)或多個(gè)階段。文獻(xiàn)中對(duì)棉/滌綸混合組分的廢舊紡織品服裝回收再利用環(huán)境影響的研究最多，其次是羊毛/滌綸混合組分的廢舊紡織品服裝，其他為粘膠、腈綸混合組分的廢舊紡織品。廢舊紡織品服裝物理法再生處理和化學(xué)法再生處理環(huán)境影響的研究文獻(xiàn)較多，其中物理法再生處理的環(huán)境影響主要來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)操作過(guò)程，化學(xué)法再生處理除了現(xiàn)場(chǎng)操作的直接環(huán)境影響外，還包括生產(chǎn)各類化學(xué)品的間接環(huán)境影響，因此，物理回收法在能源使用、溫室氣體排放等方面的表現(xiàn)優(yōu)于化學(xué)法[11]。環(huán)境影響的量化與評(píng)價(jià)指標(biāo)包括全球增溫潛勢(shì)、酸化潛勢(shì)、富營(yíng)養(yǎng)化潛勢(shì)、水稀缺足跡、水劣化足跡、水壓力以及累計(jì)能源需求等，其中研究回收再利用造成的全球增溫潛勢(shì)影響的文獻(xiàn)最多，其次是酸化潛勢(shì)影響和富營(yíng)養(yǎng)化潛勢(shì)影響。對(duì)文獻(xiàn)中廢舊紡織品服裝回收再利用環(huán)境影響研究結(jié)果進(jìn)行匯總，結(jié)果見(jiàn) 表1 和表2。

表1 廢舊紡織品服裝物理法回收再利用的環(huán)境影響Tab.1 Environmental impact of physical recycling of waste textiles and clothing

表2 廢舊紡織品服裝化學(xué)法回收再利用的環(huán)境影響Tab.2 Environmental impact of chemical recycling of waste textiles and clothing

續(xù) 表

將表1和表2中的功能單位均轉(zhuǎn)換成1 kg時(shí)，物理法回收的碳排放在-8～6.060 kgCO2eq之間，化學(xué)法回收的碳排放在-5.6～753 kgCO2eq之間，其中，負(fù)值代表基于擴(kuò)展系統(tǒng)邊界方法計(jì)算出的再生產(chǎn)品帶來(lái)的環(huán)境效益，正值表示再生產(chǎn)品某生產(chǎn)過(guò)程的環(huán)境影響大于環(huán)境效益，或者文章僅計(jì)算了再生過(guò)程環(huán)境影響的負(fù)外部性，并未考慮其環(huán)境影響的正外部性。研究結(jié)果表明同一種紡織廢料采用不同的回收工藝處理，或生成不同的再生產(chǎn)品，造成的環(huán)境影響具有明顯差異，例如，文獻(xiàn)顯示同樣的紡織廢料再生成紡織袋比再生成聚酯紗線的環(huán)境效益高出近10倍；文獻(xiàn)顯示利用相同的廢料再生成的再生棉，在最終成品中再生棉含量越大，造成的環(huán)境影響就越小，同樣的再生棉和原生棉的比例，生產(chǎn)過(guò)程中使用來(lái)自電熱聯(lián)產(chǎn)的能源比使用來(lái)自電網(wǎng)的能源造成的環(huán)境影響??；文獻(xiàn)中同樣是將廢棉的聚合度降低至1000，結(jié)果則顯示酸處理的環(huán)境影響要比堿處理的環(huán)境影響低；文獻(xiàn)顯示再生纖維生產(chǎn)工廠的聯(lián)合運(yùn)作可大幅降低廢舊紡織品回收過(guò)程的環(huán)境影響。

廢舊紡織服裝能量法回收再利用的環(huán)境影響評(píng)價(jià)研究較少，通常是比較回收能量而節(jié)約的溫室氣體排放量與燃燒過(guò)程排放的溫室氣體量或其他回收方式排放的溫室氣體量之間的大小關(guān)系，例如，以能量回收方式回收1 t 50%棉/50%聚酯混合組成家用紡織品廢料造成的全球增溫潛勢(shì)為0.23 t CO2eq；通過(guò)焚燒處理進(jìn)行能量回收1 t棉纖維、羊毛、聚酯纖維混合組成的消費(fèi)后紡織廢料可減少排放1040 kg CO2eq；以生物回收法(即通過(guò)酶水解掉纖維素回收聚酯纖維)回收棉、聚酯纖維混合的廢舊紡織品，生成1 kg再生聚酯纖維造成的全球增溫潛勢(shì)為 170.14 kg CO2eq[22]。

廢舊紡織品服裝再生循環(huán)的環(huán)境影響評(píng)價(jià)研究有3個(gè)待解決的關(guān)鍵問(wèn)題：一是紡織廢料再生過(guò)程的環(huán)境影響和環(huán)境效益計(jì)算的問(wèn)題；二是廢舊紡織品服裝再生循環(huán)產(chǎn)生的環(huán)境效益如何在前后兩個(gè)生命周期之間進(jìn)行分?jǐn)偟膯?wèn)題；三是環(huán)境影響評(píng)價(jià)結(jié)果大小的綜合比較。

環(huán)境影響通常按照常規(guī)生命周期評(píng)價(jià)方法計(jì)算，環(huán)境效益則需要通過(guò)擴(kuò)展系統(tǒng)邊界法計(jì)算得到。廢舊紡織品服裝再生循環(huán)的環(huán)境效益在于能夠避免原材料的生產(chǎn)，減少的環(huán)境影響即為再生原料的環(huán)境效益，因此再生原料替代率的選擇至關(guān)重要，現(xiàn)有研究中通常假設(shè)比率為1∶1。另外，再生原料的質(zhì)量和性能與原生原料的匹配度也會(huì)影響再生原料環(huán)境效益的大小。廢舊紡織品服裝回收過(guò)程本質(zhì)上也是一個(gè)生命周期過(guò)程，圖4展示了廢舊紡織品服裝再生過(guò)程與其前后兩個(gè)生命周期之間的關(guān)系?，F(xiàn)有文獻(xiàn)研究中共有3種分?jǐn)偡椒ǎ旱谝环N方法是直接將再生原料帶來(lái)的環(huán)境效益全部算入前一個(gè)產(chǎn)品的生命周期當(dāng)中，能使產(chǎn)生可再生廢料的產(chǎn)品具有更高的環(huán)境效益；第二種方法認(rèn)為再生原料不具有負(fù)面環(huán)境影響，將再生原料帶來(lái)的環(huán)境效益全部算入后一個(gè)產(chǎn)品的生命周期當(dāng)中，因此使用了再生原料的產(chǎn)品有更高的環(huán)境效益；第三種方法則提出通過(guò)一定的比例大小來(lái)決定前后兩個(gè)生命周期當(dāng)中各自分?jǐn)偟沫h(huán)境效益值[24]?，F(xiàn)有研究中多采用第二種方法，然而第三種方法亦受到越來(lái)越多的關(guān)注，例如，歐盟產(chǎn)品環(huán)境足跡指南基于第三種方法提出一套計(jì)算再生循環(huán)環(huán)境足跡的方法，規(guī)定環(huán)境效益在回收材料提供者和使用者之間的分?jǐn)傁禂?shù)應(yīng)在0.2～0.8之間，并給出了一些常見(jiàn)材料(如PET、芳綸、玻璃纖維等)的分?jǐn)傁禂?shù)參考值。

圖4 廢舊紡織品服裝再生循環(huán)示意Fig.4 Schematic diagram of regeneration cycle of waste textiles and clothing

環(huán)境影響評(píng)價(jià)指標(biāo)有單一指標(biāo)和多維指標(biāo)。單一指標(biāo)聚焦某一類環(huán)境影響，多維指標(biāo)可同時(shí)涵蓋多個(gè)環(huán)境影響類別。在評(píng)價(jià)和比較廢舊紡織品服裝回收再利用的環(huán)境影響時(shí)，通常需要運(yùn)用綜合評(píng)價(jià)方法將多維環(huán)境影響指標(biāo)歸一為統(tǒng)一的量化指標(biāo)，以實(shí)現(xiàn)不同再生方式之間整體環(huán)境影響的比較[25]。環(huán)境影響歸一化表征方法有以價(jià)值法表征的環(huán)境損益法[26]和影子價(jià)格法[27]，以評(píng)分法表征的Higg MSI[28]、ReCiPe[29]和Eco-indicator[30]，以幾何面積表征的LCA多邊形方法[31-32]等。其中價(jià)值法可以納入企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益分析，量化與評(píng)價(jià)企業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)造成的環(huán)境影響潛在的經(jīng)濟(jì)成本；評(píng)分法和LCA多邊形法則是將多種環(huán)境影響轉(zhuǎn)換為無(wú)量綱的數(shù)值，進(jìn)而比較綜合環(huán)境影響的大小。在具體應(yīng)用中，可根據(jù)需要選擇上述歸一化的綜合評(píng)價(jià)方法。

3 結(jié) 論

本文基于CiteSpace可視化文獻(xiàn)分析工具，對(duì)廢舊紡織品服裝回收再利用環(huán)境影響評(píng)價(jià)類研究文獻(xiàn)進(jìn)行計(jì)量分析，并對(duì)廢舊紡織品服裝回收過(guò)程環(huán)境影響評(píng)價(jià)結(jié)果和關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行了討論，相關(guān)結(jié)論如下：

a)回收模式、再生方式以及再生處理的關(guān)鍵技術(shù)是廢舊紡織品服裝環(huán)境影響評(píng)價(jià)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，基于生命周期評(píng)價(jià)法對(duì)廢舊紡織品資源化再利用的環(huán)境影響評(píng)價(jià)是研究趨勢(shì)。

b)廢舊紡織品服裝再生循環(huán)的環(huán)境效益可以通過(guò)擴(kuò)展系統(tǒng)邊界法計(jì)算得到，再生原料的替換率和質(zhì)量直接影響著再生循環(huán)的環(huán)境效益，將再生原料的替換率及其質(zhì)量性能與原生原料的匹配度納入計(jì)算模型當(dāng)中可提高計(jì)算精度，同時(shí)可避免環(huán)境效益的主觀性評(píng)價(jià)。

c)分?jǐn)偙壤绊懺偕咸峁┱吆褪褂谜吒髯垣@得的環(huán)境效益值，將再生循環(huán)的環(huán)境效益在前后生命周期過(guò)程中按比例分?jǐn)偪墒乖偕咸峁┱吆褪褂谜叨极@得相應(yīng)環(huán)境效益，同時(shí)能夠避免對(duì)再生循環(huán)環(huán)境效益的重復(fù)計(jì)算。

d)環(huán)境影響的綜合評(píng)價(jià)可選擇價(jià)值法、評(píng)分法和幾何面積法進(jìn)行表征，通過(guò)綜合評(píng)價(jià)可以將多維環(huán)境影響指標(biāo)歸一為統(tǒng)一的量化指標(biāo)，進(jìn)而能夠?qū)崿F(xiàn)不同回收再生方式之間整體環(huán)境影響的比較。