皮革廢棄物 重新利用意義凸顯

    【中國(guó)鞋網(wǎng)-鞋材輔料新聞】我國(guó)制革工業(yè)每年產(chǎn)生大量的廢棄皮膠原材料，作為一個(gè)高投入、低產(chǎn)出的傳統(tǒng)工業(yè)，制革業(yè)在其生產(chǎn)過(guò)程中，有30%的原料最終成為廢棄物。這些含鉻3%~5%的皮革廢棄物除少量被利用外，大部分都被丟棄，嚴(yán)重污染環(huán)境。近年來(lái)，我國(guó)每年產(chǎn)生約140萬(wàn)噸的皮革廢棄物，在給環(huán)境造成污染的同時(shí)，其中的膠原蛋白和三氧化二鉻也大量流失，造成了生物質(zhì)資源的巨大浪費(fèi)，因此大力開發(fā)制革廢棄皮膠原的資源化利用技術(shù)意義重大。

    皮膠原廢棄物利用意義凸顯

    據(jù)四川大學(xué)制革清潔技術(shù)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室石碧院士介紹，自上世紀(jì)90年代以來(lái)，皮革工業(yè)日益面臨可持續(xù)發(fā)展的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，皮革廢棄物的資源化利用逐漸成為國(guó)內(nèi)外共同關(guān)注的重要研究課題，回收與利用皮革廢棄物的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)意義日漸凸顯。

    制革廢棄物大部分是皮邊角余料，其中80％以上是膠原蛋白，不僅是豐富的蛋白質(zhì)、氨基酸營(yíng)養(yǎng)源，同時(shí)也是優(yōu)良的功能性生物高分子材料。因其特有的生物學(xué)特性，制革廢棄物在醫(yī)藥、食品、功能性保健品、化妝品、農(nóng)業(yè)等多個(gè)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景�；厥占俺浞掷�用這些固體廢棄物及廢舊革制品不僅可提供大量的工業(yè)新材料，減少對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞，同時(shí)也有利于皮革業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。

    開發(fā)功能材料潛力大

    制革過(guò)程產(chǎn)生的大量廢棄皮屑在制備新型功能材料方面具有很大潛力，是寶貴的二次資源。石碧院士介紹，成百上千個(gè)膠原分子頭尾相聯(lián)、橫向組裝，形成皮膠原纖維——一種親水而不溶于水的天然高分子材料。這種材料含豐富的肽基、羧基、羥基、氨基等活性基團(tuán)，為制備多種功能材料奠定了基礎(chǔ)。

    石碧院士領(lǐng)銜的課題組在該領(lǐng)域做了大量研究。他們發(fā)現(xiàn)，廣泛存在于許多中藥、植物飲料中的植物單寧，可能對(duì)人體健康產(chǎn)生負(fù)面影響，皮膠原材料用于植物單寧吸附效果明顯；從水體中脫除或回收重金屬有一定的難度，可以通過(guò)植物單寧-醛結(jié)合鞣反應(yīng)，得到去除或回收重金屬的固化單寧材料；利用制革中靈活多變的“無(wú)機(jī)鞣制”原理，可用廢棄皮膠原為載體制備負(fù)載金屬離子材料；皮膠原纖維由膠原分子高度有序地組裝而成，是制備無(wú)機(jī)功能材料的理想原料；利用廢棄皮膠原制備的導(dǎo)電纖維材料，對(duì)雷達(dá)波有很強(qiáng)的吸收性能。

    豐富多彩的制革科學(xué)原理，為利用廢棄皮膠原創(chuàng)造新型功能材料提供了豐富的想象空間。山東輕工業(yè)學(xué)院完成的皮革固體廢棄物資源化利用關(guān)鍵技術(shù)項(xiàng)目，針對(duì)皮革含鉻與不含鉻廢棄物的處理、膠原的纖維化與非纖維化利用，開發(fā)了新型皮革鞣劑、多功能皮革鞣劑、兩性碳酸鈣填料、膠原蛋白面膜紙、絲狀皮革纖維等產(chǎn)品，拓展了膠原纖維的應(yīng)用范圍，有利于皮革清潔技術(shù)的實(shí)施，并推動(dòng)皮革和造紙工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

    借改性技術(shù)提升附加值

    中國(guó)皮革和制鞋工業(yè)研究院教授丁志文表示，從皮革廢棄物中提取得到的膠原蛋白由于衛(wèi)生性能方面的原因，很難用作高附加值的食品和化妝品原料，用作飼料原料也存在附加值比較低的問(wèn)題，而用作工業(yè)原料則基本不存在上述問(wèn)題，還可充分發(fā)揮膠原蛋白結(jié)構(gòu)的親水、保濕性能，提高皮革廢棄物的附加值。

    不過(guò)，膠原蛋白雖然具有獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，但卻不能廣泛地直接用作工業(yè)原料。譬如，將其用作皮革成膜材料雖具有手感和透濕性好的優(yōu)點(diǎn)，但耐水性不好；將其用作皮革復(fù)鞣填充材料具有親和性好的優(yōu)點(diǎn)，但結(jié)合性能不好。因此，需要有針對(duì)性地對(duì)膠原蛋白進(jìn)行改性，有效規(guī)避膠原蛋白的自身缺點(diǎn)，以適應(yīng)各種工業(yè)用途對(duì)膠原蛋白的要求。

    目前，對(duì)膠原蛋白的改性研究可以概括為三類，即交聯(lián)改性、對(duì)活性基團(tuán)改性和引入聚合物改性，并將改性產(chǎn)物用作皮革鞣劑、填充劑、鉻鞣助劑、涂飾劑、復(fù)鞣劑等。譬如，聚氨酯具有良好的機(jī)械性能，耐腐蝕、耐屈撓、柔軟有彈性，用其對(duì)膠原蛋白進(jìn)行改性，可以改善膠原蛋白材料硬脆和耐水性差的缺點(diǎn)；同時(shí)，利用膠原材料的吸濕性能亦可改善聚氨酯自身透濕性差的缺點(diǎn)。