迈向循环纺织：再生棉和工业废弃物制成的家居用品与传统棉制品的生命周期评估

《Journal of Cleaner Production》：Towards circular textiles: Life cycle assessment of homewear produced from regenerative cotton and post-industrial waste versus conventional cotton

纺织行业通过生命周期评估（LCA）研究，比较了使用30%回收废料和70%再生棉制成的家居服套装与传统棉制品的环境影响。结果显示，再生棉和回收材料显著降低了气候变暖（53.9%）、水消耗（66.9%）和土地占用（73.2%）等关键指标，但化学使用和能源依赖仍需优化。研究强调再生农业和回收工艺的潜力，并提出政策、技术创新及消费者沟通的综合建议。

　　在当前全球环境问题日益严峻的背景下，纺织行业因其对自然资源的高消耗、温室气体排放以及对生态系统的潜在破坏而备受关注。本文探讨了通过使用再生农业种植的棉花与回收工业废料结合的新型纱线生产出的家居服套装的环境表现，并将其与传统棉花制成的同类产品进行对比分析。研究旨在评估可持续材料在纺织品生产中的潜力，识别生产过程中的环境热点，并提出改进策略，以推动行业向更加环保的方向发展。

### 研究背景与意义

纺织行业作为全球第二大污染行业之一，其对环境的影响主要体现在水资源消耗、温室气体排放和土地利用等方面。这些影响不仅限于产品制造阶段，还贯穿于整个生命周期，包括原材料提取、生产加工、运输、使用和废弃处理等环节。随着环保意识的提升和政策法规的收紧，如欧盟的《可持续和循环纺织品战略》、《绿色协议》以及《可持续产品生态设计法规》等，企业被鼓励采用更可持续的生产方式，减少对环境的负担。这些政策强调了循环经济的重要性，倡导通过材料回收、产品设计优化和生产过程改进来实现资源的高效利用和减少废弃物。

在此背景下，再生农业和回收材料的结合成为减少环境影响的一种创新手段。再生农业是一种通过改善土壤健康、减少化学投入和提高碳储存能力的可持续种植方式，而回收工业废料则有助于减少对新原料的需求，降低生产过程中的能源和资源消耗。通过将这些可持续元素融入纺织品生产，企业不仅能够降低环境足迹，还能提升其在市场中的竞争力，满足消费者对环保产品日益增长的需求。

### 材料与方法

本研究采用生命周期评估（LCA）方法，对一种由30%回收工业废料（包括棉花、粘胶、莫代尔和莱赛尔）和70%来自澳大利亚再生农业的棉花组成的家居服套装进行环境影响评估。该套装由葡萄牙纺织公司Impetus生产，并以Revive品牌销售。研究对象的对比产品是一种完全由传统棉花制成的家居服套装，该棉花在全球范围内采购并采用传统染色工艺。功能性单位（FU）定义为一套中等尺寸的家居服，包括一件连帽衫（317克）和一条裤子（326克，含弹性带和抽绳等配件），总质量为643克。

研究范围覆盖了从原材料提取到包装的“摇篮到大门”（cradle-to-gate）生命周期。系统边界分为三个部分：前景过程（由Impetus直接管理，涵盖主要生产活动）、背景过程（涉及供应链中的其他环节，如运输和化学物质的生产）以及循环经济增强措施（如回收和再利用废弃物）。通过这种方式，研究不仅关注产品制造阶段的环境影响，还考虑了整个供应链中的相关因素。

为了确保数据的准确性，研究主要依赖于从Impetus及其供应商直接获取的原始数据，占产品系统数据的约90%。对于无法获取原始数据的部分，研究采用了高质量的次级数据，如文献资料和公认数据库中的信息。同时，研究还采用了SimaPro v9.6软件和ecoinvent v3.9.1数据库进行生命周期建模，确保分析的透明性和可重复性。

### 研究结果与讨论

#### 1. 环境影响的主要来源

研究结果显示，棉花种植是家居服套装生命周期中对环境影响最大的阶段，占气候变化（温室气体排放）的32.0%，占水资源消耗的92.5%，以及占土地使用的33.9%。这一阶段的高影响主要源于棉花种植过程中对土地的占用、农业化学品的使用（如化肥、农药）以及灌溉需求。此外，针织加工和纺纱过程也是重要的环境影响来源，分别贡献了24.1%和18.9%的气候变化影响。

#### 2. 回收与再生材料的环境效益

与传统棉花制成的家居服相比，采用回收和再生材料的家居服在多个环境指标上表现出显著的改善。例如，气候变化影响降低了53.9%，在考虑棉花种植阶段的碳抵消后，这一比例进一步提升至81.5%。水资源消耗也减少了约66.9%，从4.66立方米/ FU降至1.54立方米/ FU。这些成果主要得益于以下几个因素：

- **减少化学投入**：再生农业种植的棉花减少了对合成化学品的依赖，从而降低了污染风险。
- **避免染色过程**：染色通常涉及大量水和化学品的使用，而本研究中采用的材料无需染色，从而显著降低了相关资源消耗。
- **缩短供应链**：通过本地化生产方式，减少了运输过程中的碳排放。
- **提高能源效率**：采用可再生能源和优化生产流程有助于减少对化石燃料的依赖。

#### 3. 不同生产阶段的环境贡献

研究进一步分析了各个生产阶段对环境影响的贡献。例如，在气候变化方面，针织加工贡献了61.6%，缝纫贡献了16.7%，切割贡献了15.6%。而在淡水生态毒性方面，切割和针织加工分别贡献了28.9%和44.7%，显示出对化学物质使用的高度依赖。非可再生资源消耗（化石能源）则主要由针织加工（37.9%）和缝纫（16.0%）贡献，这些阶段的高能源需求主要来自于电力和天然气的使用。

在土地利用方面，棉花种植贡献了33.9%，针织加工贡献了28.9%，切割和包装也分别贡献了20.2%和12.8%。这些结果反映了纺织品生产过程中对土地资源的依赖，包括棉花种植所需的农田和切割过程中用于支撑针织材料的纸张等。

#### 4. 碳抵消的影响

研究还考虑了碳抵消对环境影响的潜在影响。当在棉花种植阶段引入碳抵消措施后，气候变化影响显著下降，达到81.5%的减少比例。这表明，通过增加碳储存和减少排放的时间差，可以进一步提升可持续纺织品的环境表现。

#### 5. 能源替代方案的评估

为探讨可再生能源在纺织品生产中的应用潜力，研究还进行了敏感性分析，比较了不同能源配置下的环境影响。结果表明，采用太阳能和生物质能的组合（Scenario 1）可减少3.6%至6.7%的气候变化影响，而风能和生物质能的组合（Scenario 3）则实现了最大的环境改善。然而，这些方案也伴随着土地利用增加和某些环境指标的轻微上升，如淡水生态毒性。

### 研究结论与建议

#### 1. 环境效益总结

本研究明确指出，结合再生农业和回收材料的家居服套装在多个环境指标上表现出显著优势。气候变化影响减少了53.9%，水资源消耗降低了66.9%，土地利用也有所下降。这些成果主要得益于再生农业的碳储存能力、减少化学投入、避免染色过程以及采用可再生能源等措施。

#### 2. 改进建议

尽管研究取得了一定成果，但仍有进一步优化的空间。例如：

- **棉花种植**：继续推广再生农业技术，如覆盖作物和减少耕作，以改善土壤健康和提高碳储存能力。
- **纺纱阶段**：通过与纱线供应商合作，采用低碳能源，并提升能源效率。
- **针织加工**：采用更高效的化学处理技术，减少化学品使用，同时引入可再生能源以降低对化石燃料的依赖。
- **切割阶段**：减少单次使用的纸张，采用可重复使用的织物衬垫，并优化废物回收流程。
- **包装阶段**：优先选择可回收和可降解材料，减少包装资源的使用，同时提高包装设计的环保性。

#### 3. 政策与行业影响

本研究结果为政策制定者提供了重要参考，特别是在支持再生农业和可再生能源应用方面。同时，研究也为企业和行业提供了创新方向，如采用低影响能源系统、开发生物基化学品以及推动供应链合作，以实现更高的透明度和资源效率。

#### 4. 消费者参与与市场趋势

消费者对环保产品的兴趣日益增长，因此，将环境效益清晰地传达给消费者是推动可持续纺织品市场的重要手段。通过第三方认证和透明的信息披露，企业可以增强消费者的信任，引导其做出更加环保的购买决策。此外，数字产品护照（DPP）的实施也为产品生命周期管理提供了新的工具，使消费者能够了解产品的环境表现和材料来源。

### 未来展望

尽管本研究在环境影响评估方面取得了重要进展，但仍存在一些局限性。例如，研究未涵盖使用阶段和产品寿命结束后的处理阶段，这些环节对整体环境影响同样重要。此外，研究仅评估了部分环境影响类别，如气候变化、水资源消耗和土地利用，而忽略了其他重要指标，如人类毒性、生物多样性损失和微塑料释放等。因此，未来的研究应扩展系统边界，考虑更多环境维度，并结合社会生命周期评估（S-LCA）和生命周期成本（LCC）等方法，以提供更全面的可持续性分析。

通过采用再生农业和回收材料，纺织行业可以显著减少其对环境的负担，同时保持产品质量。然而，这一过程需要企业在生产、供应链管理和消费者沟通等方面进行系统性的改进。政策支持、技术创新和市场激励是推动这一变革的关键因素。只有通过多方协作，才能实现纺织行业真正的可持续发展。