目前,可以直接利用的生物質(zhì)纖維每年產(chǎn)量已超過3000萬噸,其中植物(纖維素)纖維量最大,棉花約2500萬噸,各種麻類約400萬噸,動物(蛋白質(zhì))纖維其次,如羊毛約210萬噸,蠶絲約150萬噸。盡管這類纖維也需要通過一定的預(yù)處理、紡紗、織造等工藝過程才能得以利用,但其技術(shù)相對成熟,對環(huán)境的影響也較小。而大量不能直接利用的生物質(zhì)原料要成為纖維,需要經(jīng)過原料制備、紡絲等復(fù)雜的工藝和嚴(yán)格的工程設(shè)計。從19世紀(jì)末發(fā)明粘膠法生產(chǎn)再生纖維素纖維至今,100多年過去了,各種生產(chǎn)生物質(zhì)纖維的新技術(shù)不斷涌現(xiàn),然而從纖維的產(chǎn)量比例來看,粘膠法依然占據(jù)著不可動搖的主導(dǎo)地位。2010年我國大陸粘膠纖維產(chǎn)量為180多萬噸,而直接溶劑法生產(chǎn)纖維素纖維的技術(shù)還處于千噸級生產(chǎn)線和小型試驗線的階段,其能耗與運行成本嚴(yán)重影響了其進(jìn)一步發(fā)展。
天然的生物質(zhì)纖維原料,本身組成和結(jié)構(gòu)復(fù)雜,其中能夠滿足紡絲要求的組分和含量也不一致。雖然很難用一種統(tǒng)一的技術(shù)概括制備達(dá)到紡絲要求的生物質(zhì)原料,但其本質(zhì)都在于:去除其中的小分子物質(zhì),保留滿足紡絲要求的高分子物質(zhì)。以纖維素為例,目前用于紡絲的纖維素原料一般來源于植物,如棉短絨、木材、竹、秸稈等農(nóng)林副產(chǎn)品,其中棉短絨中的纖維素含量最高,大于95%,而木材中的纖維素含量只有40%~50%,竹、秸桿中纖維素含量更低。因此,為制備符合紡絲要求的纖維素原料(工業(yè)上稱為漿粕),工業(yè)制法是用亞硫酸鹽溶液或堿溶液蒸煮植物原料,除去木素、半纖維素等物質(zhì),這一過程產(chǎn)生的制漿黑液,直接排放對環(huán)境污染嚴(yán)重,目前采取酸化、生化、中和、沉淀、焚燒、掩埋相結(jié)合的方法,還不能完全消除對環(huán)境的污染。
再生纖維素纖維是生物質(zhì)再生纖維中非常重要的一個類別。再生纖維素纖維是指在自然界中可以不斷再生、永續(xù)利用、可用于生產(chǎn)纖維的植物資源。它對環(huán)境無害或危害極小,而且資源分布廣泛,獲取容易,適宜持久地開發(fā)利用。再生纖維素纖維資源種類繁多,主要有棉短絨、木材、竹子、麻稈、秸稈、棉桿、蘆葦、稻草等等。據(jù)統(tǒng)計,目前世界上每年木材的循環(huán)量達(dá)到1.5 億噸,可用于再生纖維素加工的材料達(dá)到1500萬噸以上;竹材循環(huán)量達(dá)到4000萬噸,可用于再生纖維素纖維加工的約500萬噸;棉纖維產(chǎn)量達(dá)到2400萬噸左右,可用于再生纖維素加工的棉短絨等100萬噸左右;麻類纖維材料產(chǎn)量達(dá)到300萬噸以上,難以直接紡織利用的麻類以及麻桿等都可用作再生纖維資源。近年來,我國可再生纖維素纖維資源的開發(fā)已取得了一些進(jìn)步,產(chǎn)量穩(wěn)步提升,纖維生產(chǎn)工藝與“三廢”治理的技術(shù)也在不斷發(fā)展,但資源的穩(wěn)定供應(yīng)等問題也客觀存在。(中國化纖工業(yè)協(xié)會)