Зелёный текстиль

Опубликовано 28.06.2018
Герман Кричевский   |   просмотров - 111,   комментариев - 0
Зелёный текстиль


Производство текстиля – древнейшая практика человека, как и более молодые и современные технологии, вносит свой немалый вклад в нагрузку на природу. Это происходит по следующим причинам и направлениям, мешающим устойчивому развитию цивилизации:

– занятие больших площадей под природные растительные волокна (хлопок, лен, сизаль, кенаф и др.);

– использование в выращивании природных растительных волокон препаратов ядохимикатов;

– большие затраты энергии и воды для переработки текстиля;

– затраты на утилизацию и очистку выбросов в воздух и водоемы;

– необходимость использования многочисленных и часто токсичных химикатов (более 200 наименований) и красителей (несколько тысяч марок);

– готовый текстильный материал несет на себе текстильные вспомогательные вещества (ТВВ), например, аппреты и красители, некоторые из которых проявляют токсичность по отношению к человеку;

– производство синтетических волокон требует в качестве сырья невозобновляемые нефть и газ.

Это только основные экологические проблемы текстильного производства.

Все эти факторы препятствуют устойчивому развитию цивилизации. Рост народонаселения планеты (к 2050 году – 9,3 млрд.) усугубляет эту проблему, поскольку и удельный расход текстиля его суммарное мировое производство растет и тянет за собой все экологические негативы производства.

Принципы «зеленой» химии полностью относятся к производству текстиля, которое в значительной мере является химической технологией.

Зелёные технологии в производстве текстиля

Эко-текстиль – растущее, развивающееся производство текстиля, дружественное окружающей среде и использующее минимальное количество химикатов. К сожалению, в производстве текстиля невозможно обойтись без химических веществ (кислоты, щелочи, окислители, восстановители, красители различной химической природы), которые могут вызывать различные заболевания (головную боль, аллергия, раздражение кожи, проблемы с дыханием и даже рак).

Эко-текстиль стал модным атрибутом и брендом многих продуктов многочисленных компаний по производству текстиля. Это ответ на вызов времени и пожелания общества, которое хочет получать текстильную продукцию одновременно высокого качества и экологичности. А это не так просто, поскольку оба требования требует больших затрат на технологические инновации.

Экологические требования к текстилю начинаются с требования к волокнам, без которых пока текстиль не произведешь. Все природные волокна более экологичные, чем химические искусственные и синтетические, но их экологичность может быть улучшена.

Примеры экологичных природных волокон

Органический (organic) хлопок. Обычный хлопок вполне экологичен сам по себе и обладает ценными санитарно-гигиеническими свойствами, но требует использования очень вредных для человека ядохимикатов (пестициды и инсектициды), убивающих вредные микробы и насекомых, препятствующих росту хлопчатника.

Органический эко-хлопок выращивают без применения ядохимикатов, вредных для окружающей среды. Устойчивость хлопка к заболеваниям передается путем генной модификации. Но пока такого эко- и генномодифицированного хлопка выращивают очень мало (в основном в Индии). Если мировое производство обычного хлопка составляет 25 млн. тонн в год, то генномодифицированного только примерно 1% от общего объема производства хлопка. Однако производство и потребление эко-хлопка активно набирает темпы (рис.1).

Рисунок 1

В табл. 1 показаны преимущества и недостатки эко-хлопка по сравнению с обычным.

Таблица 1

Обычный хлопок.

Эко-хлопок

Окружающая среда

– Потеря биоразнообразия;

– Нарушение водного баланса;

– Загрязнение почвы и атмосферы;

– Пестициды убивают полезных насекомых.

– Улучшение утилизации воды;

– Повышение биоразнообразия;

– Чистота почвы и атмосферы;

– Эко баланс между вредителями и полезными насекомыми.

Социум

– Проблемы со здоровьем население в районах хлопководства;

– Заболевания при высокой концентрации пестицидов.

– Повышение выбора локальных решений и ресурсов;

– Выгода для фамильного фермерского бизнеса.

Экономика

– Расход ресурсов;

– Высокая себестоимость продукции;

– Невысокий урожай.

– Малый расход ресурсов;

– Низкая себестоимость продукции;

– Нишевый продукт;

– Большие возможности для фермеров.

Пища

– Пестициды попадают в пищу вместе с хлопковым маслом;

–Пестициды попадают в молоко и мясо животных, питающихся продуктами хлопчатника.

– Нет опасности попадания пестицидов в продукты питания.

Агрокультура

– Снижение урожайности;

– Дорогая ирригация.

– Повышение урожайности;

– Возможность севооборота.

Здоровье

– Химикаты, остающиеся в конечном продукте, вызывают проблемы со здоровьем;

– Хронические заболевания: рак, слабость заболевание дыхательных путей, бесплодие.

– Не использование ядохимикатов спасет фермеров и соседей от хронических заболеваний.

Одним из требований «зелёных» технологий является экономия энергии на всех технологических переделах производства текстиля.

В табл. 2 приведены сравнительные данные по расходу энергии на производстве природных и химических волокон. G = 280 киловатт часов kwm.

Таблица 2

Волокна

Расход энергии на тонну волокна в G

Лен

10

Эко хлопок

15

Обычный хлопок

55

Шерсть

65

Вискозное

100

Полипропиленовое

115

Полиэфирное

125

Регенерированное (из бутылок) полиэфирное

65

Акриловые

175

Полиамидные

250

Как можно видеть расход энергии на производство природных волокон значительно ниже, чем на химические, особенно синтетические. Использование эко приемов (эко хлопок, регенерированное полиэфирное волокно) позволяет снизить расход энергии и, следовательно, нагрузку на природу.

Пенька (из конопли). Во времена Петра I самое популярное волокно в России. Из него делали парусину, которую использовали на кораблях, суднах всей Европы. В настоящее время реноме пеньки сильно пошатнулось из-за использования конопли в изготовлении наркотиков. Генномодифицированная конопля не содержит наркотического вещества cannabis (марит хана), представляющего интереса для наркоманов, но может быть успешно использовано для производства текстиля.

Обычная и генномодифицированная конопля не требует каких-либо ядохимикатов при росте, поскольку она защищена от вредных вредителей. Разведение конопли не истощает, а обогащает почву. Производство пеньки из конопли не требует больших экономических расходов.

Волокно из бамбука. Очень быстро растёт, улучшает почву. Волокно из стебля бамбука может извлекаться механически или химически, по подобию получения льна. Требует минимальной ирригации и не требует использования ядохимикатов, поскольку от природы бамбук устойчив к вредителям. Волокно из бамбука обладает бактерицидностью, поэтому устойчиво к бактериям, отличается хорошими санитарно-гигиеническими свойствами (дышит, собирает влагу). Подготовку волокна ведут с помощью ферментов.

Волокна из белка сои. Используют отходы при производстве продуктов питания из бобов сои. Ткани и трикотаж из этого волокна отличается мягкостью и драпируемостью.

Шерсть можно признать экологичным волокном при условии кормления овец пищей без гормонов и хороших условиях содержания животных. Крашение эко шерсти проводят природными красителями.

Волокна из листьев ананасового дерева извлекают из листьев вручную.

Волокна из крапивы. Это растение устойчиво к паразитам, не требует для роста пестицидов и гербицидов, но без минералов в почве дает низкий урожай. Волокна из крапивы хорошо сочетаются с хлопком. Они имеют более высокую прочность, чем хлопок и тоньше волокон льна. Используют для производства тканей и трикотажа. Обладают приятным шелковым блеском.

Волокна из белков молока. После обезжиривания молока в оставшейся воде остаётся белок молока – казеин, который служит сырьем для производства волокна. Эти волокна тактильные (приятные для кожи при контакте, имеют блеск, обладает бактерицидностью, высокими санитарно-гигиеническими свойствами). Хорошо смешиваются с растительными и белковыми волокнами.

Волокна из кожуры бананов. Внешне похожи на волокна из бамбука и на растительные волокна рами. Эти волокна прочные, легкие, блестящие и биоразлагаемые, обладают высоким водопоглощением. Используют для производства веревок, канатов, ковриков, домашней фурнитуры и тканей.

Волокна бактериального продуцирования. Многие бактерии в процессе жизнедеятельности продуцируют различные продукты (белки, полисахариды и др.). Австралийские ученые научили известную бактерию Aсetobacter производить полимер в форме волокон, если бактерии культивировать в бочках с дешевым красным вином. В этой среде бактерии быстро размножаются и алкоголь биопревращается в волокна, всплывающие на поверхность. Их извлекают, отжимают, сушат и делают из них ткани. Недостаток – волокно и текстиль пахнут уксусом, который является промежуточным продуктом биосинтеза волокон.

Волокна из древесной пульпы. Эти гибридные волокна получают из древесной пульпы, из неё же получают бумагу. Волокна из древесной пульпы (целлюлозные) смешивают с полиэфирными волокнами, получаемыми из переработки бутылок из полиэфира. Получают водостойкое, мягкое, эластичное, устойчивое на прорыв волокно, которое используют для верха спортивной обуви.

Искусственный паучий шелк. Природный шелк паутины отличается непревзойденной прочностью (прочнее стальной проволоки), гибкостью и эластичностью. Доверить производить паучий шелк паукам, как тутовому шелкопряду, невозможно. Пауки – каннибалы и имеют очень низкую производительность. Искусственный паучий шелк получают с помощью генной инженерии по следующей схеме:

– извлечение из генома паука гена, отвечающего за производство белка, из которого состоит паутина;

– встраивание этого гена в другой геном, принадлежащий другому организму – хозяину (микроорганизмы, насекомые, животные), которые продуцируют генномодифицированный белок паучьего шелка;

– выделение и очистка продуцированного белка;

– производство из продуцированного белка волокна, пленок, капсул и др.

Волокна этого типа используют в медицине, оптике, в бронежилетах и др.

Волокна из вторичного молока. Получают из белков вторичного молока, которое не может быть использовано в пищу и идет на выброс. Из белка этого вторичного молока производят искусственные белковые волокна.

Волокна «экзотические» (сегодня, а завтра?) из стручков кофе, из утилизированной газетной бумаги, из шелухи кокосовых орехов.

Повышение экологичности химических волокон

Искусственные гидратцеллюлозные волокна начали производить и потреблять еще в начале XX века из древесной целлюлозы по сложной экологически грязной технологии (использование сероуглерода). Так называемая вискозная технология получения вискозного волокна широко используется во всём мире до сих пор. Для решения проблемы экологичности производства вискозного волокна предпринимаются в последнее время различные меры.

1. Для устранения неприятного запаха сероводорода H2S оборудуют в цехе ксантагенирования (получение ксантагенового эфира целлюлозы – вискозы) мощные системы вентиляции.

2. Переход на принципиально иную технологию, в которой в качестве растворителя используется довольно экзотический и дорогой препарат N-метилморфамин-N-оксид. В результате технология становится экологичной, но более дорогой. Растворитель возвращается в производство после рекуперации. Получаемые по этой технологии волокна лиоцелл и тенсел называют хлопкоподобными, поскольку они не теряют прочность в мокром состоянии как хлопок, как вискозное волокно в мокром состоянии на 50% теряет прочность.

Рисунок 2

На схеме наглядно показано существенное упрощение и экологизация получения гидратцеллюлозных волокон по классической «вискозной» схеме и по новой с применением нового растворителя (NMMO).

Синтетические волокна. Обычные синтетические волокна состоят из полимеров, сырьем для которых служат нефть или газ, то есть невозобновляемые ископаемые. Из них путем перегонки получают многочисленные соединения, некоторые из которых являются мономерами для синтеза волокнообразующих полимеров. Синтез волокнообразующих полимеров требует затрат энергии, что также несет нагрузку на природу. Большим недостатком обычных, традиционных полимеров и волокон из них – это их биологическая нерасщепляемость. В результате происходит накапливание в больших количествах, закончивших свою потребительскую жизнь изделий из этих полимеров (текстиль, пластик, упаковка, детали машин и разнообразных устройств). Ученые всего мира работают над проблемой создания синтетических полимеров биодеградирующих как природные полимеры. Пока эти работы не дали больших результатов, но некоторые локальные решения имеются.

Самое массовое (60% от всех волокон) по производству синтетических волокон – это полиэфирное волокно на основе полимера полиэтилентерефталата. Для производства этого полимера требуется два мономера терефталевой кислоты и диэтиленгликоля, получаемых из продуктов перегонки нефти и газа (это ресурсно-затратный процесс и вредная технология).

Некоторую нагрузку на природу можно снизить двумя путями:

1. Замена диэтиленгликоля на дипропиленгликоль, синтезируемый по биотехнологии путем ферментизации сахара и гидролизованного зернового крахмала. Полученное полиэфирное волокно имеет более низкую температуру стеклования (50-60 °С), чем классическое полиэтилентерефталевое (~75 °С) и, поэтому его можно окрашивать при более низких температурах (~100 °С) и выигрывать в затратах на энергии.

2. Получение полиэтилентерефталевых волокон путем реализации рециклинга (утилизации) – повторное использование бутылок из полиэтилентерефталата. Эти бутылки подвергают переплавлению и из расплава формуют полиэтилентерефталатные волокна. Общая экономия энергии ~ 50%. Эти вторичные полиэфирные волокна в основном идут для производства технических волокон и для основы напольных ковров.

Волокна на основе полимолочной кислоты. Это полностью «зелёное» синтетическое волокно, получаемое биотехнологически.

Биотехнологически получают молочную кислоту из возобновляемого природного сырья – декстрозы, которое получают из зернового крахмала или с помощью бактерий ферментативно. Поскольку полимолочная кислота не может быть получена прямой полимеризацией, то ее получают путем полимеризации циклического эфира диальдегида молочной кислоты по механизму раскрытия цикла альдегида.

Получают полимер с температурой стеклования 65 °С, что ниже чем у полиэфирного волокна (экономия энергии при крашении). Это волокно биологически разлагаемо, поэтому используется в медицине.

Полиамидные волокна. Получает по разным химическим схемам путем поликонденсации диаминов и дикарбоновых кислот или из аминокарбоновых кислот. В зависимости от их химического строения получают разные волокнообразующие полиамиды и волокна на их основе с общим названием найлон, но с разными номерами: найлон 6, найлон 6.6, найлон 6.10, найлон 11. Номер обозначает число атомов углерода в элементарном звене полиамида.

В настоящее время все виды полиамидов получают классическими методами поликонденсации изомеров, сырьем для которых является нефть.

Одним из самых важных по мировому объему производства из полиамидных волокон является найлон 6.6 (полигексаметиленадипинат).

Одним из мономеров для синтеза (поликонденсации) найлона 6.6 является адипиновая кислота, которую по классическому методу получают с использованием катализаторов по схеме 1.

Но можно получать адипиновую кислоту с применением биотехнологии с бактериями E.Coli по схеме 2.

Схема 1

Схема 2

Красители и текстильно-вспомогательные вещества (ТВВ)

В производстве текстиля, в его химико-технологической части используется несколько тысяч индивидуальных по химическому составу марок красителей различных классов и групп, сотни ТВВ (моющие, смачивающие средства, эмульгаторы, диспергаторы, апретты и др.) органической и неорганической природы, в мономерной или полимерной форме.

Все красители и ТВВ в большей или меньшей степени токсичны и вредны, как таковые, но небезопасны и технологии их производства.

С точки зрения экологии и зелёной технологии все красители можно разделить на две большие группы: природные (органические и минеральные) и синтетические.

До 1854 года все красители были только природные. Органические природные красители содержатся в растениях и животных, придавая им окраску. Все природные красители органической природы абсолютно безвредны, биологически разлагаемые и, более того, многие из них проявляют биоцидные и лечебные свойства. Они дружественные для природы.

Некоторые природные минеральные красители (пигменты), проявляют токсичность, поскольку они содержат в своем составе атомы тяжелых металлов (Fe, Mn, Co, Pb, Cu).

Синтетические красители все в большей или меньшей степени токсичны сами по себе, но токсичны и их продукты разрушения. Особенно токсичны продукты распада (амины) азокрасителей. Токсичными являются не все, а только определенные амины, образующиеся при распаде в процессе носки одежды, окрашенной такими красителями. Такие азокрасители во многих странах запрещено производить и использовать.

В настоящее время происходит возрождение природных красителей органической природы. Сырьем для этих красителей являются различные окрашенные растения (листья, цветы, кора, корни), морские водоросли различной окраски (зелёные, бурые, красные). Природные красители также извлекаются из морских моллюсков и определенных пород рыб.

В последнее время природные красители органической природы получают с помощью бактерий определённого вида, продуцирующих красители как продукты метаболизма.

Оценка жизненного цикла текстиля

Расчёт жизненного цикла (РЖЦ) текстильного изделия, анализ жизненного цикла, эко баланс или от «колыбели до могилы» позволяет оценить нагрузку на окружающую среду, происходящую на всех стадиях жизни текстиля, от сырья, из которого производят текстиль, включая все технологические переходы (прядение, ткачество, отбелка, крашения, печатание, аппретирование), до распределения и доставки, использования (носка), ухода и ремонта, утилизации и ресайклинга (вторичное использование).

Расчет жизненного цикла – обобщенный показатель нагрузки на природу от сырья до утилизации продукта. Этот показатель позволяет понять негативный вклад, общий и каждой стадии в отдельности на природу.

В последнее время для придания текстилю новых потребительских свойств (бактерицидность, пониженная горючесть, грязе- и водоотталкивающая защита, от уф-лучей и др.) используют нанотехнологию и наночастицы. При этом возникают определенные риски токсичности технологий и материалов (рис.3).

Поэтому надо понимать, что, какая бы инновация, приводящая к новым полезным свойствам продукта, не использовалось, она будет неприменима, если экологически грязная. Теперь совсем конкретно об экологических проблемах отделочного производства текстиля, имеющих прямое отношение к «зелёным» технологиям.

Экологические проблемы отделочного производства текстильных материалов

Воздействие человека (антропогенное) на природу было всегда, но оно усиливалось с развитием технологий, а с середины XX века стало настолько сильным, что природа перестала компенсировать это негативное воз­действие за счет своих резервов. Принцип разум­ного природопользования в настоящее время становится в один ряд с другими общечеловеческими проблемами, так как затрагивается самое ценное – жизнь чело­века и даже возможность продолжения рода челове­ческого.

Впервые вопрос о возникшем экологическом кризи­се человеческой цивилизации был поставлен в 1972 году мировым сообществом ученых от имени «Римского клуба». Была сформулирована новая теория (парадигма) развития земной цивилизации: взамен понятия роста экономики (ко­личественно по экспоненте), выматывающего все ресурсы планеты, предлагается понятие эволюционного развитие (качественное) цивилизации и вводится понятие «эколюции» (эволюционная экология).

Рисунок 3

Основными критериями, по которым определяется экологическая ситуация в регионе, а, следовательно, «качество жизни» (а не уровень) являются: качество во­ды, климат (температура, влажность, уровень радиации), состав почвы, доступность необходимого сырья и предметов каждодневного потребления. Эти требования касаются не только человека, но и всех живых существ.

Следует отметить, что впервые необходимость гармонического сочетания интересов человека, его деятельности с интересами природы была сформулирована академиком В.И. Вернадским.

Интересно посмотреть, каково место современной России в экологической картине мира. В таблице 3 даны обобщенные экологические параметры для России 1994 года.

Таблица 3. Место России в мире под углом зрения экологических оценок. При одновременном существенном промышленном спаде (до 70%).

Место

Парниковый эффект

8

Выброс СО на 1 чел.

6

Выброс хлор-фтор-углеводородов (влияние на озонный слой)

10

Потеря леса за 20 лет

20%

Вода рек, озер и др. водоемов (непригодна для питья)

75%

Влияние законодательства по окружающей среде (ОС) на конкурентоспособность экономики

31

В настоящее время происходит переоценка всех со­зданных человеком технологий под углом зрения того, ка­кую нагрузку на природу эти технологии оказывают. Осо­бое внимание обращается на технологии, имеющие значи­тельные и вредные отходы. Отделочное производство (ОП) в отличие от механических текстильных технологий (пря­дение, ткачество, вязание) имеет весьма важную с экологи­ческой точки зрения особенность. Это химико-технологиче­ское производство со всеми вытекающими отсюда негатив­ными для экологии последствиями. В мировой практике отделочного производства используются несколько тысяч индивидуальных красителей (органические вещества раз­личной структуры) и несколько сотен текстильных вспомо­гательных веществ (ТВВ), включающих в себя кислоты, щелочи, соли, окислители, восстановители, органические растворители, поверхностно-активные вещества, низкомо­лекулярные и высокомолекулярные соединения, органиче­ские и неорганические вещества.

В технологии отделки текстильных материалов зна­чительная часть ТВВ, исключая аппретирующие, выпол­няя вспомогательную роль в основных процессах (беления, крашения, печатания, аппретирования), удаляются при промывке и попадают в сточные воды. («Мавр сделал свое дело – Мавр должен уйти»). Красители в зависимости от эффективности технологии фиксируются (конверсия) не более чем на 70-80% (исключение пигменты и новое поколение активных красителей) от взятого количества, остальная часть на стадии промывки также попадает в сточные воды. Сброс в сточные воды и выброс в атмосферу – первое – наиболее важное экологическое следствие химико-техно логического характера отделочного производства.

Имеются и другие. Все красители и определенная часть ТВВ закрепляются на текстильных материалах, а они используются в одежде и обуви, которые непосредственно контактируют с кожей человека и должны быть токсиколо­гически безвредными также, как и ткани, идущие для от­делки интерьера, для изготовления палаток, поскольку они все вместе формируют среду обитания человека – это вторая экологическая проблема отделочного производства.

Одна из версий смерти (правильнее сказать убийст­ва) Наполеона на острове Святой Елены: стены его комнаты бы­ли оклеены обоями, краска которых содержала мышьяк.

Безвредность тканей для человека не только в пря­мом их использовании в изделиях, но и на стадии их ути­лизации - третья проблема. Последние две проблемы токси­кологии, решение которых входит в общую задачу созда­ния экологически чистого текстиля - «ЭКОТЕКСТИЛЯ».

Таблица 4. Предельно допустимые нормы и характеристика устойчивости окраски или удержания препаратов согласно ЭКОТЕКС-100 в зависимости от области применения изделий.

Класс продуктов

Изделия для детей

Изделия, имеющие контакт с кожей

Изделия, не имеющие контакт с кожей

Декоративные материалы

рН

4,0 - 7,5

4,0 - 7,5

4,0-9,0

4,0 - 9,0

формальдегид

Правило 112-1973 (Японский метод

«экстракции»)

20

75

300

300

Эмиссия

0.1

0,1

Экстрагируемые тяжелые металлы (часть на миллион)

As (мышьяк)

0,2

1,0

1,0

1,0

РЬ (свинец)

0,2

1,0

1,0

1,0

Cd (кадмий)

Сг (хром)

1,0

2,0

2,0

2,0

Сг (хром) (VI)

Не обнаруживается

Со (кобальт)

1,0

4.0

4,0

4,0

Си (медь)|

25,0

50,0

50,0

50,0

№(никель)

1,0

4,0

4,0

4,0

Hg (ртуть)

0,02

0,02

0,02

0,02

Пестициды (часть на миллион)

Всего (включая пентахлорфеонол/ тетрахлорфенол)

0,5

1,0

1,0

1,0

Хлорированные фенолы (часть на миллион)

Пентахлорфенол (РСР)

0,05

0,5

0,5

0,5

2,3,5,6

тетрахлорфенол (ТеСР)

0,05

0,5

0,5

0,5

Красители

отщепляющие ариламины

не применяется

вызывающие раковые заболевания

не применяется

вызывающие аллергию

не применяется

Хлорорганические переносчики (часть на миллион)

1.0

1,0

1,0

1,0

Биоцидная отделка

нет

Огнезащитная отделка

нет

Устойчивости окраски (закрашивание белого материала), в баллах

к воде

3

3

3

к кислому поту

3-4

3-4

3-4

к щелочному поту

3-4.

3-4

3-4

к сухому трению

4

4

4

4

к мокрому трению

2-3

2-3

2-3

2-3

к слюне и поту

устойчивы

Эмиссия летучих компонентов (мг/м2)

толуол

0.1

0,1

стирол

0,005

0,005

винилциклогексан

0,002

0,002

4-фенил- циклогексан

0,03

0,03

бутадион

0,002

0,002

винилхлорид

0,002

0,002

ароматические углеводороды

0,3

0,3

летучие

органические

вещества

0,5

0,5

Наличие запаха

в общем и целом

Необычный запах не ощущается

Стандарт 195651

4

4


Четвертая экологическая проблема отделочного про­изводства проявляется непосредственно внутри него и свя­зана с защитой человека, участвующего в производстве, от воздействия на него всех химических веществ. Это про­блема охраны труда и техники безопасности.

Пятая проблема отделочного производства не прямо, а опосредовано, связана с экологией, с повышенными на­грузками на природу. Отделка – водо- и теплоиспользующее производство, причем использование воды и тепла весьма интенсивное. По западноевропейским нормам рас­ход на отделку 1 кг текстильных материалов составляет 100 л воды и 15-20 квт·час энергии. В РФ реальные цифры превосходят эти в 2-3 раза. Поскольку при производстве энергии (в основе процессы горения) расходуется кислород и образуется углекислый газ (причины парникового эффек­та), то это дополнительная нагрузка на природу: при отдел­ке 1 кг текстиля расходуется 5 кг кислорода и образуется 7 кг углекислого газа. Таким образом, взаимоотношения отделочного производства и окружающей среды требует ре­шения следующих задач:

- исключение или снижение сброса в сточные воды и выброса в воздух вредных веществ;

- создание нетоксичных при эксплуатации и утили­зации текстильных материалов;

- создание безвредных, безопасных условий труда в отделочном производстве;

- оптимизация водо- и теплозатрат в отделочном производстве.

Развитие отделочного производства идет под влия­нием двух взаимных факторов: экономики и экологии. Эти два фактора определяют конкурентоспособность продукции и, прежде всего, в развитых странах с жесткими экологи­ческими законодательствами.

Решение экологических задач требует очень боль­ших затрат, соизмеримых с затратами на строительство са­мих текстильных фабрик, т.е. это одновременно экологиче­ская и экономическая проблема, требующая серьезного экономического обоснования.

Одновременное решение всех экологических задач для одной фабрики может привести к такому повышению себесто­имости продукции, что вызовет банкротство предприятия. Эти задачи должны решаться на разных уровнях: локально самим производством, местными властями и законодательст­вами и даже на уровне межгосударственных соглашений.

В цивилизованных странах, где под воздействием соот­ветствующих законов и средств массовой информации сфор­мировалось экологическое самосознание, защита окружаю­щей среды входит в круг каждодневных интересов общества, а потребитель текстильных материалов к традиционным тре­бованиям – необходимый продукт, в нужное время, нужного качества, по разумной цене – добавляет еще одно требование – произвести продукцию по экологически «чистой» технологии.

В развитых странах наряду с магазинами, торгую­щими экологически чистыми продуктами питания, появля­ются магазины, где продаются изделия из «экотекстиля».

Экология и законодательство

Цивилизованные страны 15-20 лет тому назад, по­дойдя к крайней черте вредной антропогенной нагрузки на природу, поняли, что только декларации о необходимости защиты окружающей среды мало что дают. Для решения этой проблемы необходимо сочетание просвещения и жест­ких законодательств. Первое воздействует на ум и совесть гражданина и производителя, а второе на его кошелек, че­рез очень продуманную систему штрафов. В таких услови­ях вредить природе становится не только безнравственно, но и не выгодно. Выгодно экологически совершенствовать технологию производства, иначе можешь разориться. Эко­логия становится фактором экономической конкуренции.

Можно привести несколько примеров влияния зако­нодательства на принципиальные изменения в технологии отделки текстильных материалов:

а) Введение жестких норм по содержанию в сточ­ных водах d-металлов и хрома, в том числе, вынудили от­делочников Японии, США, Западной Европы практически отказаться от использования кислотно-хромовых красите­лей. Однако колористические возможности этой группы красителей для шерсти невозможно было компенсировать другими классами красителей. Поэтому, перед учеными встала задача синтезировать кислотные красители, содер­жащие в хромофоре атомы тяжелых металлов, связанные прочной координационной связью. В результате появилась (30 лет тому назад) очень представительная группа кислот­ных металлокомплексных красителей, которые выпуска­ются многими анилинокрасочными фирмами. К сожале­нию, отечественные шерстяники по-прежнему широко ис­пользуют кислотно-хромовые красители;

б) 30-35 лет тому назад после многочисленных по­жаров и взрывов в печатных цехах отделочных фабрик, где использовали пигментную печать на основе эмульсионных загусток (содержат пожароопасный уайтспирит), были при­няты законы, запрещающие использовать пожароопасные органические растворители в отделке текстильных матери­алов. Этот запрет стимулировал разработку нового типа во­дорастворимых загустителей на основе акрилатов для пиг­ментной печати;

в) Энергетический кризис 60-70-х годов, который испытал весь мир, заставил пересмотреть многие энергоем­кие технологии, и от многих отказаться или частично их заменить. Детищем этой «энергетической» перестройки яв­ляются сегодня всем известные технологии:

- термопечать (отпадает необходимость промывки а, следовательно, и сушки после печати);

- маломодульное оборудование и технология (мень­ший расход воды и химикатов);

- использование отжимных валов специальной конструкции и материалов, с помощью которых можно достигать степени отжима 50-60% и экономить на сушке;

- плюсовочно-накатные «холодные» методы подго­товки и крашения тканей из целлюлозных волокон и шер­сти активными красителями.

Промышленность (отделочное производство) и окружающая среда

Всякая промышленность влияет отрицательно на окружающую среду. Абсолютно экологически чистых про­изводств человек пока не создал, в отличие от самой Приро­ды (биотехнология).

Общая схема воздействия промышленности на окру­жающую среду представлена на схеме (рис. 4)

Рисунок 4. Основные факторы воздействия промышленности на окружающую среду

В данной главе необходимо отметить типические особенности нагрузки отделочного производства на окру­жающую среду. Отделочное производство - как химико-технологическое и тепло-использующее производство, за­нимает далеко не последнее место по удельному потреб­лению природных источников на единицу конечной про­дукции (воды, энергии, воздуха) среди других отраслей промышленности, пропуская вперед металлургическую, крупнотоннажную химию, атомную и другие виды энер­гетики.

Общая схема (рис. 5) имеет непосредственное отно­шение к отделочному производству, но дополняется специ­фическими ее особенностями.

Рисунок 5. Отделочное производство и окружающая среда

Экологическая ситуация в отделочном производстве осложняется очень широким ассортиментом используемых химикатов и красителей в результате чего в сточных водах и отходящих газах образуется сложная смесь продуктов, что осложняет их очистку и утилизацию. На каждый килограмм от­деланной ткани образуются отходы: 60-70 г шламов от очи­стки стоков и 30-40 г текстильных отходов. Подчиненность отделочного производства требованиям моды вызывает не­обходимость в мелких размерах партий, частой переналад­ки производства, что обуславливает неизбежные система­тические отходы.

В отделочном производстве сравнительно невелик, по сравнению с современными технологиями, уровень авто­матизации (особенно у нас и в СНГ), что приводит к нару­шению технологической дисциплины и увеличению отхо­дов производства (перекрасы, мерный и весовой лоскут и т.д.)

В отделочном производстве в силу органически прису­щей ему специфики весьма сложно создавать замкнутые тех­нологические циклы с утилизацией отходов. Дополнительно действует психологический фактор. Отделочное производст­во, будучи реально химико-технологическим, встроено в об­щее нехимическое окружение механических технологий про­изводства текстиля (прядение, ткачество), поэтому персонал отделочного производстве, работая с химическими вещества­ми, не имеет такой высокой квалификации и химической культуры, как в традиционных химических производствах.

Принципиальные пути снижения уровня нагрузки на окружающую среду от отделочного производства

Стратегия и тактика снижения уровня нагрузки на окружающую среду от отделочного производства вытекают из предыдущей схемы, где описывались особенности отде­лочного производства как потенциального и реального ис­точника загрязнения окружающей среды и может быть вы­ражена следующей схемой (рис. 6).

Рисунок 6. Пути снижения нагрузки на окружающую среду от отделочного производства

Снижение уровня природопользования не только снижает нагрузку на окружающую среду, но и обеспечива­ет решение одной из основных задач отделочного производ­ства - снижение себестоимости конечной продукции и по­вышения качества продукции. В данном случае экологиче­ские и экономические задачи даже на локальном уровне не противоречат друг другу, что часто имеет место в других ситуациях (рис. 7).

Рисунок 7. Взаимное влияние экономики и экологии

Важным направлением снижения уровня нагрузки на окружающую среду от отделочного производства явля­ется повторное использование химических веществ и кра­сителей, тепла и воды (рис. 8).

Рисунок 8. Возможности утилизации в отделочном производстве

Экономическая целесообразность повторного ис­пользования красителей и химикатов возникает тогда, ког­да образуются значительные объемы жидкости однородно­го состава (не надо фракционировать) в достаточно концен­трированной форме.

Примеры снижения уровня нагрузки на окружающую среду от отделочного производства

Наиболее яркий пример – это выпаривание мерсеризационных щелоков и возврат их в производство. В настоящее время в Западной Европе все фабрики без исключения, использующие технологию мерсеризации, имеют выпарные установки и достигают уровня рекупе­рации 90%.

Вопрос рекуперации шлихты решается только в от­дельных случаях (Западная Европа). Для этого необходимо территориальное сближение ткацкого и отделочного произ­водств; использование одного типа шлихты, способной к ре­генерации (чаще всего водорастворимые полимеры). К со­жалению, все эти два условия редко совпадают вместе. А проблема рекуперации шлихты с экологической точки зрения очень актуальна, поскольку при расшлихтовке воз­никает нагрузка на сточные воды, соответствующая 60% углеводородных отходов в стоках отделочного производства;

В практике многих печатных фабрик применяется повторное использование печатных красок. На западноев­ропейских фабриках уровень утилизации достигает 70% от оставшихся красок. Чем сложнее состав и технология пе­чати, тем труднее решить вопрос о рекуперации печатных красок. Так печатные краски активных и кубовых краси­телей, содержащих щелочной агент (активные) и восстано­витель (кубовые), дезактивируются во времени и не могут быть повторно использованы. Другим решением этого во­проса является высокий уровень организации производст­ва, четкое диспетчерское согласование работы печатного цеха и красковарни с использованием компьютерного принципа управления.

Повторное использование красильных растворов находит все большее применение в периодических методах крашения, особенно для классов красителей, для которых степень выбирания достигает 50-70% (прямые, активные) и общий объем производства и использования красителей достаточно велик, что делает решение этой задачи эконо­мически оправданной;

Повторное использование тепловой энергии. В За­падной Европе эта проблема была в значительной мере ре­шена за счет повторного использования горячих стоков с от­бельного, красильного и промывного оборудования и отхо­дящих газов из сушилок всех видов аппретирующих линий.

Экологическая концепция должна быть экономич­ной и обеспечивать качество продукции:

Экономия анергии:

- повышение степени удаления влаги (60-50%) пе­ред сушкой достигается за счет специального пористого по­лимерного материала на валах плюсовочных устройств;

- исключение во многих двухванных технологиях промежуточной сушки между первой и второй плюсовкой (по «мокроотжатому»);

- системы контроля и регулирования влажности в сушильных машинах.

Экономия воды:

- принцип противотока при промывке в непрерыв­ных линиях;

- малый модуль.

Экономия химикатов:

- малый модуль;

- совершенствование технологии;

- повышение эффективности красителей и ТВВ;

- новое поколение бифункциональных активных красителей с высокой степенью фиксации (95-98%), за счет содержания двух разных активных групп в молекуле;

- для красителей с невысокой устойчивостью окра­сок (прямые) используются специальные эффективные фиксаторы-закрепители;

- в состав выпускных форм кубовых красителей вво­дят катализаторы;

- появились ПАВы с высоким содержанием активно­го вещества;

- технологи и потребители отдают предпочтение ап­претирующим препаратам, обеспечивающим перманент­ность эффекта за счет ковалентной связи с волокном.

Доля основных стадии отделочного производства в загрязнении окружающей среды

Подготовка.

При подготовке хлопчатобумажных тканей формируется 50% всех стоков ситценабивной фабрики. При этом стоки содержат все виды загрязнений: природные, технологиче­ские и случайные. Особую объемную нагрузку составляет шлихта, приводящая к большому расходу кислорода в водо­емах на свою биодеструкцию. Кроме того, часто не принимается во внимание, что условия произрастания и уборки, на­пример, хлопка, приводят к содержанию в нем солей ме­таллов и галогенированных пестицидов, которые частично остаются в изделии, а частично попадают в сточные воды. В стоки попадают также все природные спутники волокна, замасливатели, ПАВы, щелочные агенты и другие ТВВ. Еще большая нагрузка на природу возникает в случае отбелки льна, за счет большего содержания природных сопутствую­щих веществ, особенно лигнина. Особая ситуация возникает при подготовке тканей из синтетических термопластичных волокон (полиэфирные, полиамидные и др.) на стадии их термостабилизации, когда в отходящие газы попадают продук­ты разложения остатков ТВВ (замасливатели, авиважные препараты). Отбеливание с помощью хлорсодержащих окис­лителей (гипохлориты, хлориты) уступает место перекисной технологии, поскольку первые приводят к образованию высокотоксичных диоксинов (продукт взаимодействия хлорсодержащих препаратов с органическими соединениями).

Крашение и печатание.

Основной вклад в нагрузку на стоки дает незафикси­рованная часть красителей, доля которых составляет от 10 до 40% в зависимости от класса, группы и индивидуальной марки красителей и от совершенства технологии колориро­вания.

Крашение.

В периодических и непрерывных методах крашения возникают разные ситуации со стоками. В периодических методах крашения (исключение составляют кислотные и катионные красители) значительная часть красителей остается в красильной ванне, которая может быть повтор­но использована после соответствующего подкрепления красителем и ТВВ. Такое решение задачи наиболее опти­мальное. Но красильная ванна не может быть использова­на до бесконечности, в лучшем случае 4-6 раз. После этого в составе остаточной ванны происходят изменения, при ко­торых она уже не может быть использована в крашении, и необходимо сбросить остатки или на фабричные очистные соору­жения, или в городскую канализацию.

В случае непрерывных процессов крашения, стоки образуются в промывной части красильных аппаратов и по концентрации и составу они не пригодны для повторного использования.

Печатание.

Все стоки после печати образуются на стадии про­мывки после фиксации (зреление, термофиксация), и ситу­ация похожа на непрерывное крашение, только в стоки по­падают еще и загустители (природные и синтетические поли­меры), вызывающие дополнительный расход кислорода в водоемах, как в случае со шлихтой на стадии подготовки.

Каждый класс красителей обуславливает попадание в сточные воды разнообразных ТВВ (ПАВ, окислители, вос­становители, электролиты и т. д.). Дополнительную на­грузку на природу оказывает вспомогательное подразделе­ние печатного цеха – красковарка (мытье ушатов, емкостей и т.д.), что требует продуманной организации ее работы с целью минимизации отходов.

Заключительная отделка.

Представляет наименьшую опасность для окружаю­щей среды, поскольку большинство современных техноло­гий исключает стадию промывки. Но в то же время возни­кают экологические проблемы выбросов газообразных про­дуктов в воздух с сушильно-ширильных рам.

Многие отделочные препараты для придания малосминаемости, гидрофобности, пониженной горючести содержат свободный формальдегид, часть которого попадает в воздух при сушке. Другая часть формальдегида остается на ткани в свобод­ном и химически связанном виде. При хранении этих тканей на складе, в швейном производстве и у потребителя в изделии выделяется свободный формальдегид, оказывающий в опреде­ленных концентрациях вредное воздействие на человека. Мно­гие фирмы разработали и выпускают препараты с пониженным содержанием формальдегида или вовсе без него.

Многие аппреты содержат в своем составе вредный формальдегид, содержание которого нормируется согласно Oeko-Tex Standard 100. Данные, определенные по методу LAW 112 (в частях на миллион – ррм) приведены в таблице 5.

Таблица 5. Предельно допустимые нормы по ЭКОТЕКС-100 содержания формальдегида в текстильных материалах различного назначения в мкг/r(ррм)

Виды

текстильных материалов

Содержание

Текстильные материалы для одежды, одежда

Напольные покрытия

Мебельные

ткани

драпировка

Одеяла, подушки

Постельное белье, подкладка покрывала

В материале

300/75*

300

300

75

75/20*

Эмиссия в воздух

0,1

Матрацы

Текстильные мате­риалы для дома

Для детской одежда

Кожа и изделия из нее

75

300/75/20**

20

300/75*

0,1

* - в знаменателе «не контактирующие с кожей че­ловека», в числителе «контактирующие с кожей человека».

** - детский ассортимент

Согласно российскому стандарту Р 50729-95 РФ (Материалы текстильные. Предельно допустимые концентрации свободного формальдегида, дата введения 1996-01-01) установлены следующие предельно допустимые концентрации свободного формальдегида (ПДК) для материалов бытового назначения (ткани и изделия льняные, полульняные, хлопчатобумажные и смешанные) – табл. 6.

Таблица 6

Группа I

содержание

формальдегида

до 1000 мкг/г

(РРМ)

Группа II

содержание

формальдегида

до 300 мкг/г

(ррм)

Группа III

содержание

формальдегида

до 75 мкг/г

(РР*)

Группа IV

без содержания

формальдегида

Материалы

текстильные для

изделий

пальтово-костюмного

ассортимента

Материалы

текстильные для

изделий платьево-

блузочного

ассортимента и

сорочек верхних

Материалы

текстильные для

нательного и

постельного белья, в

том числе для детей

всех возрастных групп, кроме детей в возрасте д о 1 года

Материалы

текстильные для

детей в возрасте до I

года


Международные предельно допустимые нормы содержания формальдегида

При использовании формальдегидсодержащих пре­паратов в отделке текстильных материалов формальдегид может выделяться в рабочую зону отделочного оборудова­ния. В табл. 7 приведены нормы ПДК в рабочей зоне, при­нятые в разных странах.

Таблица 7. Предельно допустимые нормы содержания фор­мальдегида в рабочей зоне в различных странах Европы в ррм.

Страна

Содержание формальдегида на рабочем месте в ррм

Бельгия

0,3

Дания

0,3

Германия

0,5

Финляндия

1

Франция

0,5

Греция

2

Англия

2

Россия

0,5

Италия

03

Голландия

1

Норвегия

0,5

Австрия

0,5

Швеция

0,5

Швейцария

0,5

Сравнивая данные таблицах можно сделать сле­дующие выводы:

1. Даже самые жесткие в мире нормы на ПДК по содержанию формальдегида на текстильных материалах в ЭКОТЕКС-100, оказываются по некоторым позициям мягче, чем в нормах Российских стандартов.

Так российские нормы для текстильных материа­лов, используемых для детей в возрасте до 1 года, требуют полного отсутствия формальдегида, что не может быть до­стигнуто априори, т.к. формальдегид содержится в малых дозах во всех материалах, контактирующих с атмосферой.

В крови человека содержится 2-3 мг/кг формальде­гида, в яблоках 17-22 мг/кг, в сигаретном дыме - 100 час­тей/млн.

2. В то же время для детей более старшего возраста российские нормы более мягкие (до 76 мкг/г), а в ЭКОТЕКС-100 более жесткие (до 20 мкг/г).

3. Российские нормы для верхней одежды (до 1000 мкг/г) более мягкие, чем по ЭКОТЕКС-100 (до 800 мкг/г).

Нормы выделения формальдегида в воздух и в воду в РФ контролируются Госкомэпидемнадзором и соответст­вуют 0,003 мг/м3 и 0,05 мг/дм3, в то время как по ЭКОТЕКС-100 выделение в воздух регламентируется только для напольных покрытий на уровне 0,1 мг/м3.

Общий вывод из анализа российских и международ­ных норм следующий: российские нормы по содержанию формальдегида целесообразно привести в соответствие с международными нормами, которые научно обоснованы и учитывают интересы и потребителя, и производителя.

Новые экологические подходы к технологии

«Механика» и «физика» вместо «химии»!??

Этот вопрос принципиальный не только с точки зре­ния экологии. С развитием фундаментальных и приклад­ных исследований в области физики и механики их резуль­таты стали широко внедряться в различные технологии, в том числе и в химическую технологию отделки тканей. Из наиболее интересных пришельцев из «физики» следует отметить: СВЧ, вакуум, лазерную, фото-, радиационную, плазменную техники.

Первоначальная эйфория по поводу того, что «физи­ка» и «механика» вытесняет из отделки «химию» прошла, да и была она преждевременной. Однако «физика» и «ме­ханика» заняли важное, во не первое место в технологии отделки текстильных материалов, способствуя так же ре­шению вопросов экологии. Однако успех «физики» и «ме­ханики» (тиснение, глянцевание, ворсование и др.) может быть обеспечен только вкупе, в комплексе с «химией».

Замена синтетических препаратов на природные продукты

Этот лозунг выдвигается некоторыми учеными и в какой-то мере приемлем для отделочного производства, поскольку ряду синтетических ТВВ можно найти замену среди природных. Но в каждом конкретном случке необхо­димо делать разумный (с точки зрения экономики и эколо­гии) выбор. Пример – в расшлихтовке крахмальной шлихты используют­ся ферменты (α-амилозы) взамен химических растворов (кислоты, окислители).

Природные красители не выдержали когда-то кон­куренции с синтетическими с момента появления на свет первого синтетического красителя Мовеина. В результате возникла самостоятельная отрасль химии – анилинокрасочная промышленность. Однако сегодня, в век развития биологии и биотехнологии необходимо подумать о произ­водстве красителей микробиологическим путем выведе­ния специальных микроорганизмов, синтезирующих пиг­менты, а также частичного возврата к природным красителям, содержащимся в растениях.

Упорядочение ассортимента химических веществ

В отделке текстильных материалов используется от 300 до 400 ТВВ и более 6000 индивидуальных марок красите­лей. Типовая западно-европейская отделочная фабрика ис­пользует в среднем до 100 индивидуальных марок красите­лей и 200 наименований ТВВ. Отечественные фабрики об­ходятся менее богатым ассортиментом. К сожалению, спе­циалисты отделочного производства не владеют полной ин­формацией о строении и свойствах (токсикологических) этих красителей и ТВВ.

Упорядочение ассортимента красителей может идти по двум направлениям:

1. Исключение токсичных марок, прежде всего, ряда прямых азокрасителей, занесенных в «черный» список;

2. Программированное составление рецептов с ис­пользованием красителей основных цветов.

Первоначально казалось, что, идя по этому пути, можно в каждом классе и группе красителей оставить по три красителя основных цветов. Однако этот путь имеет су­щественные ограничения, связанные с совместимостью красителей в широком понимании этого термина (цвето­вая, диффузионно-сорбционная, по устойчивости окраски и т.д.) Хотя сужением ассортимента ТВВ можно безболез­ненно снизить затраты на получение информации об их экологических и токсикологических свойствах.

Здесь необходимо формирование банка данных с учетом не только этих свойств, но и об их технологической и потребительской эффективности и экономичности. При на­личии жесткой конкуренции между фирмами-производите­лями красителей и ТВВ на рынке за потребителей, формиро­вание банка сравнительных данных (в том числе по токсико­логии) по красителям и ТВВ должно быть выполнено неза­висимой структурой.

Исключение вредных и опасных продуктов из ассор­тимента красителей и ТВВ

Работа в этом направлении ведется всем текстиль­ным и анилинокрасочным «миром». Но успехи пока носят не системный, а фрагментарный характер. При этом проис­ходит ревизия не только отдельных продуктов, но и опас­ных процессов и методов получения этих продуктов. При­ведем отдельные примеры.

Протравные красители вытеснены металлокомплексными с целью исключения попадания в сточные воды солей хрома.

Замена традиционных сернистых красителей в фор­ме порошка на жидкие формы, способные восстанавливать­ся менее вредными (глюкоза) восстановителями, чем Na2S.

Отказ от использования интенсификаторов краше­ния дисперсными красителями («переносчики») - аромати­ческих производных бензола и фенола, за счет крашения при температурах выше 100 °С.

Исключение из практики колорирования черного анилинового красителя (токсичность полупродуктов).

Исключение из ассортимента прямых красителей производных канцерогенного бензидина и других аминов.

Отказ от хлорсодержащих препаратов, в том числе и от хлорсодержащих отбеливателей (замена перекисями).

Проблемы утилизации вторичного сырья

Под вторичным сырьем будем понимать в широком смысле слова продукты «после жизни» текстильных мате­риалов и изделий из них, а также отходы производства.

Утилизация изношенных изделий из текстиля, а также фабричного лоскута происходит путем его сжигания (топливо), переработки в бумагу и строительный материал.

Во всех случаях состав этого материала не должен вы­зывать экологических проблем и выделять вредные продукты при утилизации (тяжелые металлы, формальдегид и др.).

Шлам с отделочного производства, идущий в каче­стве топлива, удобрений и строительных материалов, дол­жен отвечать тем же требованиям.

Очистка сточных вод и отходящих газов отделочного производства

Какие бы ни были технологические преобразо­вания отделочного производства под углом зрения улучшения экологии, абсолютной чистоты достичь не удается. Когда говорят о создании экологически чистых технологий, то надо понимать, что этот термин лука­вый, популистский, а не научный. Технологии могут быть в большей степени экологически чистыми и не более того. Следовательно, вопрос об отчистке сточных вод и газов не снимется с повестки дня и его приходится решать в комплексе с совершенствованием техно­логии.

Конечно для отделочного производства главные эко­логические проблемы возникают со стоками (95 % – затрат на очистку) и в меньшей степени с газовыми выбросами. Поэтому остановимся на очистке стоков.

Принципиально очистку стоков можно организовы­вать по трем схемам:

1. Очистка на фабричных очистных сооружениях до степени достижения очистки, позволяющей сбрасывать их в городскую канализацию.

2. Сброс стоков без очистки на городские очистные сооружения.

3. Очистка на фабричных очистных сооружениях с возвратом частично или полностью воды на технологиче­ские нужды, т.е. организация системы оборотного водо­пользования.

Первая схема требует очень больших затрат на строительство и содержание очистных сооружений. Уровень этих затрат близок к стоимости самого произ­водства.

Вторая схема требует больших затрат на оплату ус­луг городских очистных сооружений.

Наиболее привлекательна третья схема, посколь­ку она не требует такой глубокой степени очистки сточных вод как по первой схеме. При возврате воды в производство в ней можно оставить ПАВы (для возвра­та на промывку), электролит (для возврата на крашение) и т.д.

На практике пользуются всеми тремя схемами или их комбинациями. В случае очистки сточных вод отделоч­ного производства можно использовать следующие физиче­ские, физико-химические, химические и биологические методы (табл. 8).

Таблица 8. Методы очистки стоков отделочного производства

Физические

Химические

Биологические

Коагуляция

Нейтрализация

Стационарные водоемы

Седиментация

Ионный обмен

Аэрированные лагуны

Фильтрация

Окисление

Обратный осмос

Восстановление

Активированный ил

Флотация

Катализ

Анаэробное усвоение

Экстракция

Электролиз

Фунгицидшая обработка

Адсорбция

Вымораживание

Дистилляция

Радиация


Наиболее подходящие для отделочного производст­ва методы очистки подчеркнуты. Схема очистки стоков от­делочного производства, как правило, включает в себя не один метод, а набор физических, химических и биологиче­ских методов.

При очистке сточных вод отделочного производства возникают следующие проблемы:

- неоднородность по составу потоков от разных тех­нологий, что затрудняет выбор эффективных методов очи­стки;

- утилизация образовавшихся осадков;

- выбор материалов для трубопровода, устойчивого к действию стоков;

- целесообразно из общего числа стоков выделять наиболее вредные по составу (тяжелые металлы, хлорсодержащие соединения) и направлять их отдельно на ло­кальную очистку.

Основные участники решения экологических проблем отделочного производства

Экологические проблемы отделочного текстильного производства комплексные, поэтому по отдельнос­ти технологам и экологам их не решить. Необходимы ком­плексные усилия специалистов из разных областей знаний и различных организаций: производители текстиля, краси­телей, ТВВ, волокон, оборудования; потребителей текстиля (швейники, обувщики, торговля), представители фунда­ментальной и прикладной науки, законодательная и испол­нительная власти, общественность.

Можно выделить три иерархических уров­ня для решения проблем отделочного производства (рис. 9).

1. Гражданское общество в лице законодателей, «партии зеленых», союзов защиты потребителей, законода­тельной власти – оказывают разумное давление на произво­дителей.

2. Производители тканей – предъявляют экологичес­кие требования к производителям красителей, ТВВ, воло­кон и оборудования.

3. Ученые – решают путем фундаментальных и при­кладных исследований стратегические и тактические эко­логические задачи отделочного производства.

Рисунок 9. Участники решения экологических проблем отделочного производства

Одновременно проводится большая работа по фор­мированию экологического самосознания общества.

Заключение

Отделочное производство, как химико-технологиче­ское, не может обойтись без «Химии» со всеми вытекающи­ми из этого экологическими последствиями. Химия не добра и не зла, она нейтральна и представ­ляет опасность только тогда, когда ею не овладели.

Экологические проблемы отделочного производства могут быть решены только общими усилиями тех, кто по­рождает эти проблемы (производители), тех, кто испытыва­ет негативное их влияние (потребители) и общество в целом (ученые, законодатели, исполнительная власть, граждане).

Доминанта в решении экологических проблем отде­лочного производства остается за теми, кто эти проблемы порождает, то есть за самим отделочным производством.

Для решения экологических проблем отделочного производства требуются весьма значительные инвестиции, которые должны производиться на разных уровнях.

Если руководители отечественной текстильной про­мышленности не осознают важность проблем экологии, то она не сможет преодолеть конкуренции с импортными товарами не только на мировом, но и на российском рынке.

Послесловие

Во время написания статьи, появилась информация о создании технологии переработки микроводорослей (МВ) с целью получения из них природных красителей и волокон. Это яркий пример «зеленой технологии», когда синтетические красители, получаемые из продуктов нефтехимии, заменяются на природные из возобновляемого сырья – из водорослей.

Мир микроводорослей чрезвычайно богат и обширен и насчитывает до восьмисот тысяч различных видов одноклеточных организмов. Это один из первых видов живых организмов, живущих в водоемах. Однако их полезный потенциал пока мало используется человеком. Правда они сами по себе, добровольно приносят пользу природе и человеку, активно поглощая углекислый газ и выделяя кислород в процессе своего роста за счет фотосинтеза.

Сейчас наступило время полезного использования микроводорослей для извлечения из них природных красителей и пигментов разного цвета, поскольку в природе существуют разноцветные МВ. Это типичный пример и зеленой и голубой (из моря) технологии. Полученные из МВ природные красители могут использоваться как другие природные и синтетические красители для колорирования текстиля, продуктов питания, дерева и других материалов.

Микроводоросли очень быстро растут и дают большой привес биомассы, могут извлекаться из природных водоемов и легко разводится в специальных фермах-теплицах, как макроводоросли. Использование МВ не требуют посевных площадей, как в случае природных красителей из «земных» растений. В настоящее время ряд зарубежных компаний (Германия, Израиль, Испания) приступили к промышленному производству природных красителей из МВ.

Из микроводорослей производятся красители широкой цветовой гаммы (красный, синий, желтый, зеленый). Эти красители проявляют интересные фотохимические свойства. Под действием солнечного света со временем окраска изменяет свой цвет и оттенок. Это заинтересовало дизайнеров, которые приступили к производству одежды, окраска которой в начале лета например зеленая, а к осени станет синей. Направление это очень перспективное и сулит частичную замену синтетических красителей, вредных и получаемых по вредной технологии.

Для России, где исчезла напрочь анилино-красочная отрасль химической промышленности, было бы очень полезно развивать производство природных красителей, как из растений, произрастающих на суше, так и из живущих в воде, в том числе и из микроводорослей.

Боюсь, что эти мои предложения останутся гласом вопиющего в пустыне. Но все равно буду, хотя бы просвещать, может, кто-то из молодых подхватит мои предложения 

Литература

1. Г. Е. Кричевский. Химическая технология текстильных материалов: учебник для вузов. –в 3 томах / Г.Е. Кричевский. –М., 2000-2001. – 436с, 540с, 298с.

2. Г. Е. Кричевский. Возрождение природных красителей. / Г. Е. Кричевский. - Москва: Паблит, 2017. – 563 с.

3. J. Emsley, Healthy, Wealthy, Sustainable World (Cambridge: RSC Publishing, 2010).

4. N. Winterton, Chemistry for Sustainable Technologies: A Foundation (Cambridge: RSC Publishing, 2010). Y Wang (Ed.), Recycling in Textiles (Cambridge: Woodhead Publishing, 2006).

5. P.W. Nielsen, H. Kuilderd, W. Zhou and X. Lu, Sustainable Textiles: Lifecycle and Environmental Impact, Ed. R S Blackburn (Oxford: Woodhead, 2009) 33.

6. J.W. Tester, E.M. Drake, M.J. Driscoll, M.W. Golay and W.A. Peters, Sustainable Energy (Cambridge: MIT Press, 2005) 137.

7. О ecotextiles, (online: http:,//oecotextiles.wordpress.com/2009/ 07/14/; last accessed, 26 August 2011).

8. L. Grose, Sustainable Textiles: Lifecycle and Environmental Impact, Ed. R S Blackburn (Oxford: Woodhead, 2009) 33.

9. Textile Exchange, Organic Cotton Farm and Fibre Report 2011 (online: http://www.textileexchange.org/Organic-Exchange-Publications.html; last accessed, 26 August 2011).

10. D.W. Farrington, L. Lunt, S. Davies and R.S. Blackburn, Biodegradable and Sustainable Fibres, Ed. S Blackburn (New York: CRC Press, 2005) 191.

11. V.P. Panov, I.V. Zykova, S.A. Chekrenev. Heavy metals: The industry and environmental protection. Fibre Chemistry, 40 (3): (2008)241-245.

12. Oecotextiles (2005) Environmental Hazards of the Textile Industry Business Week.

13. T.L. Dawson. It must be green: meeting society's environmental concerns. Coloration Tech 124(2), (2008): 67-78.

14. L. Grose. Sustainable textiles: life cycle and environmental impact. In: Blackburn RS (EcL), Woodhead, Cambridge, UK, (2009), p. 33-60.

15. J.M. Hawley Recycling in Textiles. In: Wang Y (Ed.), Wood head, Cambridge, UK, (2006), p. 7-24.

16. Barnes. Life Cycle Inventory for Cotton, Cotton Incorporated. (2009)

17. M. Poliakoff, P. Licence Sustainable technology: Green chemistry. Nature 450(7171), (2007): 810-812.

18. S.B. Moore, M. Wentz. Sustainable textiles: life cycle and environmental impact. In: Blackburn RS (Ed.), Wood head, Cambridge, UK, (2009), pp. 214-229.

19. A.K. Roy Choudhury. Green Chemistry and the Textile industry. Textile Progress 45(1), (2013): 3-143. 


Комментарии:

Пока комментариев нет. Станьте первым!