本文探讨了将藻类转化为纤维的创新,这是蓝色经济中的一项重要突破。2010年全球天然纤维市场价值达500亿美元,而藻类纤维为传统资源如棉花提供了可持续替代品,后者与粮食生产争夺土地和水资源。中国企业家冀昱君领导了从藻类中提取藻酸盐纤维的开发,这种纤维更强韧、防火且环保,被用于防火装备、医疗制服和防护服,并因其对皮肤再生的特性获得市场认可。中国丰富的藻类资源,通常是水华期间的麻烦,现被用于生产高价值纤维,创造了就业并减少了废弃物。青岛喜盈门集团和德国的Smart Fiber AG等公司正在引领这一创新,开发生态友好的功能性纺织品。藻类纤维代表了向环保时尚和工业应用的转变,符合蓝色经济从废弃物中创造价值的可持续发展原则。
This article explores the transformation of algae into fibers, a key innovation in the Blue Economy. With the global natural fiber market valued at $50 billion in 2010, algae-based fibers offer a sustainable alternative to traditional resources like cotton, which compete with food production for land and water. Ji Yujun, a Chinese entrepreneur, led the development of alginate fibers derived from algae, which are stronger, fire-resistant, and eco-friendly. These fibers are used in fireproof gear, medical uniforms, and protective clothing, and have gained market acceptance for their skin-regenerating properties. China’s abundant algae resources, often a nuisance during blooms, are now harnessed to produce high-value fibers, generating jobs and reducing waste. Companies like Qingdao Xi Ying Men Group and Germany’s Smart Fiber AG are leading this innovation, creating sustainable and functional textiles. Algae fibers represent a shift toward eco-conscious fashion and industrial applications, aligning with the Blue Economy’s principles of sustainability and value creation from waste.
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2010年,世界上由植物和动物产生的天然纤维产量达到了500亿美元的规模,总产量为3500万吨,其中2,300万吨用于纺织和服装。
剩余的1,200万吨用于一系列工业和消费品应用,例如在欧洲汽车中加固热塑性板材、印度建筑业中使用比柚木更耐用的椰子纤维复合板、巴西使用剑麻加固屋顶、中国为2008年奥运会使用大麻混入水泥中。2010年,全球汽车、建筑、体育和休闲行业的天然纤维复合材料市场价值为21亿美元,预计到2015年将翻一番。宝马汽车中含有高达24公斤的亚麻和剑麻,它们被转化为室内板材或仪表板的复合材料。奔驰A级车在底盘板材中使用天然复合材料,不仅因为它们天然的来源,更因为其在重量和耐久性方面的性能。
以2010年2,500万吨的产量,棉花是全球产量最大的天然纤维。三个最大的棉花产国分别是中国(占32%)、印度(占22%)和美国(占12%)。然而,棉花产量正在下降,特别是在美国,这种天然纤维的耕地面积在一年内下降了30%,仅稍超过300万公顷,是自1983年以来的最低水平。尽管传统上棉花的下降是由于合成纤维取代天然纤维,全球趋势得到了中国进一步推动,因为他们希望将现在专门用于种植棉花的土地用于粮食作物的种植。中国计划广泛地用工业麻替代耗水量大的棉花农田。大麻的种植面积将从目前的较小规模的2万公顷扩大到未来几年的130万公顷。大麻在山地和肥沃度较低的土壤上生长迅猛,无需灌溉,同时还可以稳定土壤,起到重要的生态系统服务作用。世界上第二重要的天然纤维产量是黄麻,约为290万吨,主要产自印度,其价格较棉花更高(高达每吨400美元),因为主要用作替代塑料包装材料,与国际石油价格相关。
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天然纤维受到广泛欢迎,需求总体上呈上升趋势。
质量的差异性、低阻燃性(除羊毛外)和低冲击强度限制了它在更广泛工业应用中的使用。另一方面,高刚度和能够在断裂时不留下粗糙和危险边缘被认为是其优点。然而,最大的挑战之一仍然是大多数植物纤维与粮食生产竞争土地和水资源。有一些尝试将水葫芦转化为强度较高的纤维,用于制造家具和配件。水葫芦是一种生长在非洲和亚洲的入侵性物种,堵塞河流和水坝,并以水体中的养分为食,这些养分由于土壤侵蚀和过量施肥而积累。尽管泰国和孟加拉国在这种水生植物方面取得了一些突破,但仍然需要找到自然存在且广泛可用的可再生纤维资源,可以将其转化为优质产品,而不与粮食竞争。
季玉军是中国第七届、第八届、第九届和第十届全国人民代表大会主席,但在内心深处他是一名企业家。作为一名党的官员,他一直关注如何在确保社会福利的同时促进经济增长。1980年,他开始担任一家毛巾厂的厂长,当时该工厂无法满足质量标准。那是计划经济时期,棉花供应仍然随机,经常超出一个厂长的控制范围。在季玉军的领导下,质量得到恢复,随后通过引进日本和德国的先进设备,生产量大幅增加。季玉军将毛巾公司与国有企业和乡镇企业合并,组建了"喜迎门"品牌。该品牌于2005年成为中国纺织业的顶级品牌。在巩固生产的同时,他决定投资研究,进行差异化供应。
季玉军和他的团队的灵感来自于每年6月和7月,青岛海岸线上会出现大量绿藻,消耗大量氧气,威胁到海洋生物和渔业。2007年,中国第三大淡水湖太湖爆发了一次藻类暴发,导致江苏无锡市逾百万人断水十天左右。志愿者和军队在2008年奥运会帆船比赛开始前从青岛海域清除了近一百万吨藻类。由于藻类暴发经常在中国水域造成混乱,威胁海洋生态和渔业,因此决定与青岛大学国家新材料实验室共同进行研究,探索藻类作为纤维来源的潜力。
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最初的纤维非常脆弱,只能用于医疗纺织品,如绷带和手术敷料。
然后,研究团队成功地调整了一种从海带提取纤维原料的新工艺。受到这些纤维比棉花更强更耐用的事实的启发,研究团队测试了从各种褐藻、绿藻和红藻提取高强度藻酸盐纤维的工艺。研究团队发现,这种新纤维耐火、抗电磁波。因此,基于藻类的纤维提供了一种独特的原材料,可以用于制造特殊服装,如防火服装、医疗制服和军用防护服。
新开发的藻酸盐提取工艺使每吨干藻能够获得200至250公斤的原材料。藻酸盐纤维的生产成本从每吨8,000至10,000美元不等。由于中国是世界上最大的藻类养殖国家,约占全球低端产量的一半,拥有大量原材料来生产基于藻酸盐的纤维。这意味着低价值的藻类可以以高价值的价格出售。更好的是,每年对藻类暴发的清理都可以转化为就业机会和优质产品,已经在市场上证明了价值。客户初步试验的反馈激励了季玉军在青岛建立一座年产1,000吨的纤维厂,该厂于2011年投产。
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由于人们普遍认识到藻类提取物有助于再生和保持健康肌肤的能力,藻类纺织品的早期销售取得了积极成果。
基于中国现有资源,可再生藻酸盐纤维的潜在年产量可达到190万吨。这使得藻类纤维从无名小卒变成了市场上第三重要的天然纤维。这意味着中国(和全球)可以进一步减少对依赖农药和耗水量大的棉花的依赖,而无需为种植农作物占用土地空间。藻类纤维的纺织应用已从绷带和专业服装发展到时尚产品。
新的时尚品牌涌现出来,比如德国的"Twosquaremeter",这是一家初创公司,提供包含藻类的服装,经过独立验证,声称穿着基于藻类的纺织品可以舒缓和再生皮肤。一条裙子或一件连衣裙的价格可能在100欧元至250欧元之间,虽然这是Zara或H&M的销售价格的多倍,但它只是名牌的一小部分价格。因此,基于藻类的纺织品正在为关注穿着者健康和可持续采摘的自然环境的人士开辟一个服装市场细分。如果藻类来源包括藻类暴发,那么这就是"蓝色经济"概念的典型应用。无论清除藻类的成本如何,这些淡水或海水资源都能提供收入,满足市场的实际需求,并创造就业机会,相比于将丰富的生物质倾倒在填埋场中腐烂并产生甲烷而言,这是一个明显的改进。
海藻纤维的潜力吸引了竞争对手。青岛喜迎门集团可能拥有全球最大的生产单位,但竞争对手已经涌现,如台湾的新纤维纺织公司,该公司生产的纤维是纤维素和海藻的组合,均被宣传为可再生资源。德国化工集团齐默尔AG曾开创了类似的纤维,但将业务出售给了智慧纤维公司(Smart Fiber AG),后者目前在德国鲁道夫斯塔特(Rudolstadt)拥有基于北海采集藻类的年产能500吨,并决定将生产转移到奥地利纤维素领军企业兰精(Lenzing)工厂。智慧纤维的团队正在生产抗菌、除臭、护肤、调温、导电以及耐化学和耐热的纤维。现在我们进入了治疗和功能性纺织品市场,这为全球创业者打开了一个新世界。
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