生活源废旧纺织品高值化回收再利用体系的构建研究

杜欢政， 陆 莎， 孙 荐， 康 乾

(1. 同济大学， 上海 200092； 2. 浙江省长三角循环经济技术研究院， 浙江 嘉兴 314001；3. 上海市崇明区竖新镇人民政府， 上海 202164)

随着全球人口规模的扩大，居民收入的增加和生活水平的提高，纺织品的生产与消费在过去的几十年中大幅上升。服装和家用纺织品是终端纺织消费市场的二大品类，是生活源废旧纺织品的主要来源。以占比最大的服装产业为例，全球服装业的经济价值约为3万亿美元，占全球生产总值的2%，相关从业人员高达3亿多人[1]。此外，生产成本的降低、“互联网+”的依托、新媒体的传播以及物流速度的提升，进一步促进了服装产业的蓬勃发展，其产量和消费量呈现连年翻倍增长的态势。人均纺织品从7 kg增加到13 kg[2]，总消费量在2019年达到了1亿t。人均纤维消费量从1950年的3.7 kg增加到2020年的20 kg[3]，世界纤维需求预计将在2025年增至1.21亿t[4]。服装产业虽然创造了高额收入和大量就业机会，但受当前社会“买即弃(buy-and-throwaway)”快时尚文化的影响，大量的服装等纺织品被直接遗弃。依据相关报道[2]，全球每年浪费约4 000亿美元的服装。

纺织业在原料生产、织物制造、购买消费、回收处理等各个环节中的环境足迹都暴露出巨大的环境挑战，包括资源消耗、化学性水污染、土壤退化和温室气体排放等[5]。首先，纺织品的生产过程需要消耗大量水资源，即平均生产1.0 kg棉花就需要大约7～29 kL水[6]。以制作一件棉质T恤为例，生产过程使用超过2.7 kL的水并排放出大量难以处理的废水，相当于一个普通成年人两年半的饮水量。据估计，每年有930亿m3的水和9 800万t不可再生资源用于制衣[7]。其次，除不可估量的水资源消耗，纺织品的制造过程也导致每年近10亿t的温室气体排放。Lenzing集团在年度报告[1]中指出，平均63%的纺织纤维来自石油化工产品或者石油开采衍生的聚合物，如聚酰胺、丙烯酸、聚酯和聚丙烯，其开采与制作过程均释放出大量的二氧化碳[8]。全球每年约3%的温室气体排放来自纺织品的生产和使用[9]。例如，一条牛仔裤从原料生产到废弃处理平均消耗近60 L石油，产生的二氧化碳排放量与汽车行驶112 km的排放量相同[10]。废弃的天然纤维若被丢弃至垃圾填埋场，经历数十年的时间才可腐烂，而以石油聚合物为原料的服装在垃圾填埋场分解则需要200年[10]。除此之外，纺织品的生产还直接影响土地资源及其管理。例如：生产蛋白质纤维(羊毛等)的畜牧业会因为过度放牧而破坏草甸土结构，致使土壤沙化和盐碱化；工业边角料和废水中的塑料、纤维若不被妥善处理，排放到河流和海洋中，会形成无法收集的微塑料。

中国作为当今世界最大的化纤生产国和消费国，年增长量接近千万吨，再生利用率却低于10%。据《中国废旧纺织品再生利用技术进展》白皮书估算，废旧纺织品年产量近2 000万t，化学纤维占比约为70%[11]，因此，构建科学的化纤回收再利用体系是当务之急。加快生活源废旧纺织品高值化回收再利用体系的建设，不仅可以降低焚烧填埋带来的环境污染问题，改善粗犷型的原料消耗现状，更是提升全产业链价值的重要引擎。

本文指出了生活源废旧纺织品高值化回收再利用体系的现实困境。从追溯不成熟导致消费动力不足，回收体系割裂增加回收成本，技术难题降低高值化生产力，政策标准缺失弱化基础保障4个方面对问题进行了详细梳理。提出了“一溯两消三推动”的体系构建思路，指出了未来的落地建议，以期进一步完善回收再利用体系的建设。

1 高值化回收再利用的现状和难点

构建生活源废旧纺织品高值化回收再利用体系主要面临2大难题：一是如何鼓励消费品牌商尽可能地使用更多的再生原料；二是如何实现高值化再生产品的标准化和规模化生产。究其根本，消费品牌商使用再生原料的驱动力来自消费动力的提升；而推动高值化、标准化和规模化生产的核心是技术的精进。基于此，本文归总出4大原因。

1.1 追溯不成熟导致消费动力不足

消费动力的提升是消费品牌商使用再生原料的根源。消费动力来自于对环保产品价值的认可，并关注回收材料的真实性、可靠性和安全性。再生废旧纺织品也不例外，其价值认定需要追溯系统的背书。在全球可持续发展的背景下，纺织行业从消耗环境资源换取利润的传统生产模式，逐步转为培养消费者环保意识，注重绿色化生产过程，提升员工福利待遇，使用再生原材料的可持续生产方式，从而赋予再生产品新的价值内涵。在艾伦·麦克阿瑟基金会(Ellen MacArthur Foundation)与联合国环境规划署(UNEP)2018年联合发起的“新塑料经济全球承诺书”行动[12]倡议下，290多家全球知名品牌及组织参与到可持续生产中。部分服装品牌专门制定并颁布了针对旧衣回收的行动计划书，倡导通过回收的方式实现旧衣物的再穿着、再利用、再循环。经过回收的旧衣服会被重新分解、提纯、织造，制作成带有绿色标签的低价新衣物，剩余的部分会被制作成拖把和抹布等。回收计划中的一部分资金也会捐赠给联合国儿童基金会等慈善机构或技术研发机构，让旧衣物发挥新的社会价值。各品牌方承诺的目标势必会带动再生原料市场的需求增长；但值得注意的是，再生原料的价格目前高于新原料，市场的逐利性会引发新原料冒充再生原料的隐患，因此，追溯体系的背书不可或缺，回收过程和回收成效的数据化、透明化和真实化，可为政府、品牌方、股东和消费者等相关方提供服务和监管依据。

逆向追溯体系建立的难点在于：1)追溯主体多元，关联度低。逆向流动过程涉及多元参与者，包括消费者、政府部门、回收企业、品牌企业、非营利组织、再制造企业等。繁琐的流通过程使得各主体间保持着较低的关联度；2)追溯对象难确认，复杂性高。废旧纺织产品的种类繁多、成分结构复杂、颜色和品牌缺乏统一性，导致其在回收过程中，无法从源头上形成细分类流动，形态也在细分流动的过程中不断发生变化，追踪对象难确认；3)追溯节点分布广，管理难。纺织生产企业数量庞大，品牌商集中度不高，回收网点更为分散。这些特点使得可追溯的信息体量庞大，覆盖面广，存储与分析技术难度较大，需要强大的管理网络和追溯经费支持；4)法律政策缺失，执行力弱。与纺织品相关的法律条文、国家标准以及行业标准目前都主要集中在生产端，针对回收端还尚未形成一个系统性、全面性、细节化的制度框架，导致追溯在法律层面无据可依。

1.2 回收体系割裂增加回收成本

再生原料的采购价格是影响再生废旧纺织品产业利润率的重要因素。采购价格主要由回收体系产生的成本高低决定，成本要素包括设备、人工、运输和处置等。

根据主体和渠道的不同，回收体系下的废旧纺织品回收模式主要分为3类：一是以政府部门或废旧纺织品回收企业为主的社会回收模式；二是以服装品牌方为主的定向回收模式；三是以慈善组织为主的公益回收模式。第1类，以政府部门或回收企业为主的社会回收模式，是指通过建立回收投放点、分拣中心、再生原料工厂、再生产品工厂等网络化布点，将前端回收、中端运输分拣和后端处置再利用三大环节串联起来。回收主体通常会在小区放置回收箱，将居民端回收的纺织品运送至分拣中心，分拣后将可再使用的部分交由二手交易中心或公益组织；再利用的部分转至再生工厂；不可再利用的部分送至无害化处理中心。以政府为主体的回收模式由于缺乏和再利用企业间的高效互动，降低了废旧纺织品回收再利用过程中的流畅度。从一定程度上来说，以废旧纺织品回收企业为主的网络回收模式在市场化运作模式上稍有改善，但目前的低盈利模式仍需改进。第2类，以服装品牌方为主的逆向组织运行模式，是指以服装品牌商为主导，通过销售网点回收废旧纺织品，再送至上游企业或专业工厂进行再生产。服装品牌商逆向组织模式具有的优势包括：回收网点通常设置在已有的销售网点，解决了回收布点的空间和成本问题，且目标人群确定；逆向物流与已有的正向物流进行整合升级，可通过合理安排运输路径提升运输效率；品牌商对自有货品熟悉，回收品类更有针对性，加之与上下游企业之间的关联优势，可提升对一些特殊面料或难处理面料的再利用率；销售网点与回收网点的并轨可提升消费者的环保理念，即在销售的同时进行回收宣传，并通过以旧换新和打折等优惠方式鼓励消费者精准投放废弃纺织品。但是，服装品牌商逆向组织模式也存在劣势，比如回收再利用并非企业的主营业务，新板块的拓展会增加企业的运营成本；正向和逆向物流在理论上可以重合，实际操作中仍需解决健康和卫生等问题；若回收环节无法与后端的再利用环节打通，则难以通过产业链升级实现盈利；再利用技术的研发需要大量的资金和人才投入，这就要求品牌商具备更高的战略视野。第3类，以慈善组织为主的公益回收模式，致力于将成色较好的二手衣物再使用，忽视了不能二次使用的低价值废旧纺织品处置问题。

总体来说，纺织品回收行业的主要参与者是慈善机构和中小型企业，市场份额的分散性增加了回收成本。并且，回收主体和再利用主体之间仍是分割的局面，未达成有效合作，利益无法形成合力，愈发增加成本支出。

1.3 技术难题降低高值化生产力

技术突破是再生废旧纺织品价值增值的有效路径。然而，在“回收—分拣—再利用—再制造”的过程中，废旧纺织品的成分复杂，分拣技术和综合再利用技术难题难以破解，价值增值也随之受到影响。

首先，分拣和综合再利用技术的研发和落地遭遇瓶颈。就分拣技术而言，其成熟度直接影响了后续的再加工工艺。废旧纺织品的主要原料是棉纱或者涤纶，还有一些其他成分的辅料，因此再利用前必须去杂纯化，技术难度较大，还需配置先进的设备和合理的工艺流程设计。随着智能算法的演进，机器分选技术近年来有了很大的突破。Riba等[13]开发的一种基于红外光谱法的自动分选机对未知纤维样品的分类精度几乎达到了100%。Peets等[14]也做过相同的实验，探讨利用红外光谱和化学计量相结合的方法判断纺织材料，成功率超过95%。然而，红外光谱不能有效区分植物纤维(棉花或亚麻)，对动物纤维的区分效率也很低(蚕丝或羊毛)，这恰好是大部分废旧纺织品(服装)的主要原材料。并且，我国的纺织废弃物年产生量庞大，大多数还是依赖于低成本的人工分拣。市场难以适应这种高成本和全自动化的处理模式。此外，尽管废旧纺织品的处理技术层出不穷，高值化的综合再利用技术进步和规模化进程缓慢。

废旧纺织品的处理方法主要包括化学法、物理化学法、物理熔融法和物理开松法[15]。其中，化学法对复合材料的再利用最为有效，具有代表性的是乙二醇醇解-甲醇酯交换(DMT)法和乙二醇(BHET)法。DMT法流程长、成本高、特别是反应压力高，反应器成本高，生产车间安全维护成本高。相对来说，BHET法工艺流程短，设备投资成本低，能源消耗少，没有甲醇泄露的环保问题。然而，这类化学法的大规模市场化推广还需进一步拓展。

其次，减轻环境负面效应的技术研发还需精进。高剂量(化学物质)和高耗能(热能)的处理模式可能会对环境造成负面影响。例如，美国环境保护署(USEPA)研究[16]发现，美国超过63%的废旧纺织处理厂排出的废水附带了高浓度的化学残留物，它会持久地存在于水体中并最终接触到人类。尽管目前部分国际品牌商已经开始对废弃产品进行降级处理或者危险性较小的化学合成，但末端处理带来的环境负面性仍然是需要突破的技术壁垒。

最后，中低附加值的废旧纺织品再利用技术缺少创新，再制造市场利润总体偏低。针对高值化废旧纺织品或新材料的技术创新是主流。比如，阮文灵等[17]对回收高密度聚乙烯(r-PE-HD)和回收聚对苯二甲酸乙二酯(r-PET)等废旧纺织纤维进行了改性再制备，合成的纤维复合材料可以广泛应用于工业、农业、建筑等领域。樊威等[18]将废旧聚偏氟乙烯(PVDF)纤维溶解于二甲基甲酰胺(DMF)中，制备具有压电性能的PVDF纱线,可应用于智能可穿戴纺织品领域。当前，针对中低附加值纺织废弃物的技术创新仍然面临少有人问津的局面。

1.4 政策标准缺失弱化基础保障

政策和标准是废旧纺织品回收体系有效实施的基石，其缺失使得体系失去了执行的保障。废旧纺织品的循环再利用政策涉及“生产—消费—废弃—回收—再生产”链条上的各个环节，需被逐一提出。

1)在生产环节，生产者责任延伸制度缺失。生产者责任延伸制度(EPR)是指以生产者为主导的责任主体，承担产品全生命周期的责任，填补了消费后产品的环保责任空白[19]。生产者的责任应从产品的生态设计开始，在环境保护的基础上考虑纺织品的功能性和美观度等，遵循低能耗低碳的清洁生产方式，制造绿色、环保且易回收的纺织产品。2)在消费环节，环保或生态纺织产品的标识和认证体系尚未成熟。一方面，建立统一的绿色纺织标准是培养绿色消费市场的基础，也是促进供给侧改革的抓手；另一方面，标识和认证可增加绿色产品的辨识度，帮助消费者辨别商品的环保属性。3)在废弃环节，垃圾分类政策还未细化到废旧纺织品领域。现行的生活垃圾分类管理标准将废旧纺织品统称为纺织类，归于可回收垃圾，还未从后续技术处理的角度将纺织产品进行细分，致使产业链运转效率难以提升。4)在回收环节，监督机制和补贴机制缺位。监督机制的设立可解决废旧纺织品引发的黑心棉等安全问题，而补贴机制的出台可激励回收主体进行回收模式的改革。5)在再生产环节，再生产品的认证和检测体系未完善。废旧纺织品再生原料的质量要求和技术规范未建立，产业政策优惠(比如绿色采购制度，税收优惠政策等)未实施到位，再生产品的盈利和销售市场并不明朗。此外，就整个产业链而言，缺少追溯和环境影响评估体系，不利于大规模的回收再利用。

2 “一溯两消三推动”的体系构建

2.1 总体原则

本文提出以循环为首要原则，构建生活源废旧纺织品回收再利用体系。这是立足于对过往废旧纺织品“末端治理”战略的反思，基于艾伦·麦克阿瑟基金会提出的新纺织经济，通过改变纺织品设计、销售、使用方式和再加工4个方面实现。

在总体理念上，秉承“第1等级最大化，第2等级次之，最大程度减少第3等级”的原则。此回收原则是将废旧纺织品视为产品，并划分为3个产品质量等级。第1等级为再使用(reuse)：指不需要改变物理形态而被重复使用的产品，通常通过向慈善机构或二手商店捐赠、出租、交易、交换、借用等方式将产品转移给新的拥有者。第2等级为再利用(recycle)：指产品本身或产品的材料成分仍然具有功能性，但由于存在物理缺陷等原因需要被送至专业的分拣中心、维修商或再生产企业。第3等级为废弃物(waste)：指不能被回收或再利用的产品，需进行焚烧或填埋等末端处理。目前，废旧纺织品市场上缺少对等级制度的明确，导致大部分高质量纺织产品无法被合理地再使用或再利用。回收等级制度的确立，可提升消费方、回收方和再利用方等对废弃纺织物的自查意识，提供监管方确切的查验依据，为市场成熟后建立相应的奖惩制度奠定基础。

针对纺织品的不同种类和形态，基于不同技术手段，应采取对应的“再使用—再利用—废弃”措施。表1示出废旧纺织品的不同形态及再使用/再利用方法。由此可知，无物理改变的废旧纺织品应提倡再使用的回收方式；对于存在物理缺陷的废旧纺织品，建议采取再使用和再利用并行的方式；非原始形态的废旧纺织品可采取再利用的方式，最大程度地延伸其使用周期。

表1 废旧纺织品的不同形态及再使用/再利用方法Tab.1 Types and recycling methods of textile waste

2.2 体系构建

在循环为首要的原则下，构建“一溯两消三推动”的生活源废旧纺织品高值化回收再利用体系。“一溯”是指建立一个追溯体系，为废旧纺织品的流动过程提供数字化依据。“两消”是指充分发挥消费者和消费品牌的主导作用，通过提升消费者的绿色环保意识，增强再生产品的购买力，从而促进消费品牌使用再生料，扩大再生产品市场。“三推动”是指以“逆向追溯推动消费力，消费者推动消费品牌，技术推动高值化”为实现路径，形成可持续的闭环新模式(见图 1)。具体来说，逆向追溯体系的建立是推动消费力的基础，它可帮助消费者从多维度认知再生产品的高价值内涵，包括功能价值、经济价值、社会价值、环保价值和品牌价值等。当消费动力提升后，消费品牌会有更大的意愿使用再生原料和进行再生产品制造，实现废旧纺织品“产品到产品”的闭路循环。而闭环的内生循环动力来自价值的不断提升，技术的升级和创新则为高值化装上了强引擎。

图1 废旧纺织品高值化回收再利用模式Fig.1 Recycling model of textile wastes

逆向追溯推动消费力。消费动力来源于对再生产品价值的正确认知和充分了解，包括再生原料的真实性、运输的环境无害性、生产的绿色性等各个方面，因此，建立智能化的逆向追溯系统十分重要，它可以实现物流信息的公开透明，避免再生原料带来潜在的安全隐患等，从而认证再生产品的多维度价值内涵。区块链技术被认为是实现废弃物追溯的重要手段[20-21],它可以将追溯链上的各个端口下沉至消费者，将人与物的信息嵌入到各个区块中，提高消费者参与构建回收体系的意识。通过结合大数据、二维码和APP等技术使废旧纺织产品在回收过程中可以依照类别、成分、颜色和品牌等方式进行分类处理，减少后端处理成本，跟踪并记录全过程的信息流动。公开透明的交易记录以及拜占庭容错(BFT)共识机制可以确保消费者、回收机构、零售商、品牌商等参与主体的目标兼容性；采用诸如哈希算法的加密手段还可以对流动过程中所产生的数据信息进行加密、储存和调用。除此之外，区块链技术可以实时追踪绿色生产和绿色消费所减少的碳排放量，将环保贡献可视化。

消费者推动消费品牌。消费品牌既要考虑企业社会责任，也要斟酌再生产品的收益和成本。一方面，消费者购买动力和复购率的提升会增加再生产品的销量，从而加大消费品牌的收益。以此为出发点，可通过多渠道多媒介进行再生产品和绿色消费知识的普及；建立激励机制，比如链接蚂蚁森林，鼓励再生产品的购买行为；健全绿色消费保障体系，制定一个健全、透明、系统的售后服务体系，降低购买风险。另一方面，消费者的投放行为可帮助企业降低回收成本。建议加强垃圾分类的宣传教育力度，深化分类意识；引导完善绿色积分体系，奖励消费者细分品类的投放行为，以此减少后续分拣和再利用环节的人力和物力成本。

技术推动高值化。技术的精进是再生产品高值化的内在动力。技术的研发和落地需要强大的研发团队和研究经费支持。对于废旧纺织品而言，综合再利用技术的研发需要多个机构的配合，包括企业、高校、研究所和产业联盟等。可建立复合型技术创新联盟，提供新型技术交流和研发平台，致力于综合性利用技术的集成和落地。此外，技术推动力并不局限于回收和再利用技术的研发，还应考虑艺术设计和品牌效应对产品的增值作用。在时代不断更迭的大环境下，消费者的审美理念及购买需求也发生了较大的转变，艺术设计已经成为提高市场竞争力的关键手段，也是提升商品附加价值的重要因素。例如，知名运动鞋品牌商[22]采用废弃的塑料瓶和涤纶废料制作的“Space Hippie”运动鞋，相较于传统皮革制造，裁剪方法节省60%原材料消耗，制作过程降低70%的碳排放。采用的精准制作工艺使鞋子拥有如袜子般的贴合感和出众的耐穿性。在可持续发展的环保理念与颠覆性的前卫设计的巧妙融合下，售价一度超过2 000元。此外，一知名牛仔奢侈品牌，将可持续精神贯穿在了其设计理念中。产品的原材料都取自废旧牛仔裤，经过拆解和清洁处理后重新制成新的牛仔裤。每条牛仔裤上都保留了其独特的褶皱、褪色和磨损元素，代表了历任主人留下的生活痕迹，经过手工制作成为独一无二的单品，一经面世就引发了一系列的明星带动效应。

概括来讲，在“一溯两消三推动”的回收再利用体系中，需厘清消费者的重要性和带动作用，推进智能化逆向追溯的发展，以技术创新为核心，以降低回收成本为目标，配合以政策的支持，扩大消费品牌标准化和规模化制造高价值再生产品的产能，最终实现废旧纺织品全产业链高值化目标。

3 建议与展望

总体而言，我国的生活源废旧纺织品高值化再利用体系需要全方位的支持。法律层面，应积极推进纺织循环经济发展的法律框架；政策层面，亟需出台一套覆盖“生产—消费—废弃—回收—再生产”全链条的政策，并逐层推进，加大回收利用的执行力度；产业链层面，参与主体之间需协作与整合，降低整体成本，提高盈利能力；技术层面，精细化分拣和综合再利用技术需提升；回收层面，应加快城市回收体系的综合建设，提倡高值废旧纺织品和低值废旧纺织品的并轨回收模式；监管层面，应加强逆向追溯体系的建设，多维度认证废旧纺织的价值。

建议从以下角度推动“一溯两消三推动”模式的实践落地。一是建立复合性的产业政策体系。包括建立再生产品的绿色价格机制、绿色采购制度、清洁生产标准和绿色产品标准在内的复合政策制度体系，补强产业价值链的短板，打造绿色低碳供应链。二是区域化推行试点。纺织产业集中分布在长三角和珠三角地带，可先行推动长三角或珠三角地区废旧纺织品回收和再利用合作联盟，打造具有国际竞争力的废旧纺织品高值化再利用产业链，并逐步扩大废旧纺织品产业在全国范围内的影响力。三是充分发挥绿色金融的产业扶持作用。可创新运用排污权抵押贷款、碳排放权抵(质)押贷款、环境权益质押融资等绿色金融产品，加大和丰富对废旧纺织制造的金融支持，积极培育废旧纺织品行业经济增长新动能。