【ESE研究论文】生物技术助力纺织废弃物资源化处置

1 .  展示了一个完整的纺织废弃物的生物炼制过程；

2 . 纺织废弃物被转化为生物乙醇、山梨醇、乳酸、对苯二甲酸（ TPA ）和乙二醇（ EG ）；

3 . 白色T恤样品的 EtOH 产量是稻草的 3.2 倍；

4 . HPAC-NaOH 预处理提高了有色纺织肥料的水解效率；

5 . NaOH- 乙醇预处理增强了混合纺织废弃物的酶水解作用。

图文摘要

全球服装产业的消费和生产持续增加，其产业规模在 2018 年时便已达到 9200 亿美金，预计 2024 年的全产业规模将达到 12000 亿美金。随着产业规模的不断扩大，全世球纺织废弃物数量也急剧上升。传统的处置方式（填埋、焚烧）不仅造成环境污染，也造成了巨大浪费。因此，寻求一条经济且环保的服装废料资源化解决之路变得尤为重要。

近期，一个韩国—越南联合研究团队在 Environmental Science and Ecotechnology 发表研究论文，提出了一种新型耦合生物工艺，可能为纺织废弃物资源化处置新范式提供参考。作者提出， 通过酶水解和发酵耦合工艺可将棉基或混纺材料的废弃物转化为生物乙醇、山梨醇、乳酸、对苯二甲酸（ TPA ）和乙二醇（ EG ）等化工原料。

图1    该工艺的主要原材料、工艺流程及产物

为了提高酶解糖化效率，研究人员分别对每种纺织废弃物制定了有效的预处理方法。 在 NaOH 预处理后，白色棉基纺织废弃物的葡萄糖产量高达 99.1% 。另外，由于 HPAC-NaOH 预处理去除了染料，彩色棉基纺织废弃物中纤维素的消化率提高了 1.38～1.75 倍。通过 NaOH- 乙醇预处理去除 PET 后，由棉和 PET 混合而成的纺织废弃物样品展现出良好的水解效率，葡萄糖产量为 92.49% 。由酶水解产生的糖分通过发酵或氢化转化为关键的平台化合物——生物乙醇、山梨醇和乳酸。白色T恤样品的乙醇产量最高（ 537 mL/kg ），比稻草、松木和栎木的乙醇产量分别高 3.2 倍、 2.1 倍和 2.6 倍。葡萄糖被选择性转化为山梨醇和乳酸，产量分别为 70% 和 83.67% 。通过 NaOH- 乙醇预处理，由棉和 PET 混合而成的纺织废弃物产生了 TPA 和 EG 。本研究提出的生物技术展现出纺织废弃物的巨大潜在价值。

图2   实验室NaOH预处理前后纺织废弃物的微观结构变化

图3   实验室NaOH–ethanol联合预处理前后混纺废弃物原料的微观形态变化

Hyeun-Jong Bae ，教授，韩国全南国立大学生物能源研究中心主任。