PDF《Biowash Article 牛仔退浆酵洗 一浴法工艺》

Biowash Article 研究方法 本研究采用ISO 14040生命周期评估原则,它涵盖 了从原材料提取一直到废弃物最终处置的所有重要 流程.

环境影响标准根据CML 2000定量方法计算. 研究所用的数据由诺维信行业专家提供.本研究所 有计算均是以酵洗后的一吨牛仔布为单位进行的. 如今,大多数牛仔布的酵洗工艺是借助酶制剂或者结合使用酶制剂和浮石来进行的.诺维信研发出了一种 新的牛仔水洗工艺――"Novozymes Denimax? Core",它将牛仔布的酵洗工艺和之前的退浆工艺整合在 一起,达到水洗效果与传统工艺相同甚至更好.本文评估了传统酶法牛仔水洗工艺和新型牛仔布退浆酵洗 一浴法工艺的环境影响. 图1: 工艺效果对比图 (相比传统的牛仔酵洗工艺 (右图) , Novozymes Denimax Core(左图)保证牛仔布品质 或水洗效果. ) 作者:Anne Merete Nielsen 【关键词】 牛仔退浆酵洗 一浴法工艺 节省时间、能源和水资源,不影响品质 酶制剂,牛仔布,生命周期评估,退浆酵洗一浴法 传统牛仔布工艺和新型退浆酵洗一浴法工艺需要的 时间和温度如图2和图3所示.将传统工艺转变成新 型退浆酵洗一浴法工艺能节省热能,因为后者的使 用温度更低、耗电量更少、工艺时间也更短.新型 退浆酵洗一浴法工艺还能节约用水. 图2: 传统的牛仔布水洗工艺流程图 Washing Studio 洗水工坊

29 图3: 牛仔布退浆酵洗一浴法工艺流程图 本文分别对一个环境影响指标和一个资源指标进行评估: 气候变化影响(二氧化碳排放量),由节省的电能、热能和化学品得来 水资源消耗 本文分别针对三种供电方案进行了计算: 1. 核电 2. 天然气发电 3. 硬煤发电 电力供应 由于工艺时间缩短,这样漂洗过程可以节约电力消耗.所节约电力的环境影响取决于电能来源.要想确定 电能来源,必须对当地法规和当地的能源制造经济进行分析.如果电能是从公共电网获取的,电能来源最 有可能是不受物理或政治因素制约的最经济可行的电源. 节省电能 工艺时间从65-85分钟缩短到55-75分钟(见图

2 和图 3). 传统工艺和退浆酵洗一浴法工艺都在一台假定耗电量是22kW/200kg 衣物的工业洗衣机里进行.这样就能计算出节省的电能: (65-55)分钟÷60分钟/小时*22kW/200kg衣物=18.3kWh/吨衣物 节省热能 与传统工艺相比,采用牛仔布退浆酵洗一浴法工艺时,有一个热水清洗(50-60?C)步骤被取消.假设 环境水温为20?C,浴比是1:10,计算节省的热能: 4.18 MJ/(吨*?C) *(50- 20?C)* 10吨/吨牛仔布=1300MJ 表1 计算了不同环境水温和浴比时节省的热能.如表1所示,采用牛仔布退浆酵洗一浴法工艺时实际节 省的热能是0.6-3.4GJ/吨牛仔布.这个数字属于保守估计,因为洗衣机和热力系统的损耗未被计入在 内. 热力供应 牛仔水洗厂所用的热能通常来自四种能源物质:煤、燃油、天然气或木屑.本研究中的计算考虑了所有这 四种供热方案. 目录分析 Washing Studio 洗水工坊

30 用可持续发展的牛仔布退浆酵洗一浴法工艺替代传统工艺时,化学品和酶制替代传统工艺时,化学品和酶 制剂产品也发生了一定变化,既节省部分学的消耗同时增加其他剂产品也发生了一定变化,既节省部分学 的消耗同时增加其他和酶制剂的用量,如表2所示. 当牛仔水洗改用牛仔布退浆酵洗一浴法工艺时,只有少数投入物发生了变化一浴法工艺相比传统工艺增加了 20kg Denimax Core酶制剂;

它同时节省了20kg淀粉酶和20kg纤维素酶或20kg纤维素酶和20kg表面活性剂. 这些节省和增加的化学品估计对于气候变化、富营养化等的影响微不足道.但当节省了20kg表面活性剂时, 工艺废水的质量可能更好,所需的处理较少.要证实这个结论,需要对特定投入物的降解能力和毒理性进一 步研究. 节省电能 节省的电能如表3所示. 结果 表2: 传统牛仔布水洗工艺和牛仔布退浆酵洗一浴法工艺的化学品用量和节省用量. 所有数据的单位是Kg/吨牛 仔布. 表1: 用牛仔布退浆酵洗一浴法工艺替代传统牛仔布水洗工艺时, 由于温度降低节省的热能. 采用50?C和60?C的 传统牛仔布水洗工艺的水洗厂计算结果. 表3: 牛仔布退浆酵洗一浴法工艺因为耗电量降低实现的二氧化碳减排量. 下表计算了三种不同电能来源的二氧 化碳减排量. Washing Studio 洗水工坊

31 节省热能 表4计算了采用四种不同燃料时牛仔布退浆酵洗一浴法工艺所产生的潜在的二氧化碳减排量.适用于最低 估计的前提条件是:牛仔水洗厂采用牛仔布退浆酵洗一浴法工艺,传统退浆步骤是在50?C条件下进行的, 洗衣机的浴比是1:5,环境水温是20?C.适用于最高估计的前提条件是:牛仔水洗厂采用牛仔布退浆酵洗 一浴法工艺,传统退浆步骤是在60?C条件下进行的,洗衣机的浴比是1:15,环境水温是5?C.环境水温越 高,二氧化碳减排量越少,而浴比越高,二氧化碳减排量越多. 表4: 采用不同种类燃料的热源二氧化碳排放量. 数据以1吨牛仔布 (打磨后 ) 为基准. 节省的水 如果牛仔布退浆酵洗一浴法工艺减少了2个清洗步骤,并且洗衣机的浴比假定是1:10,计算节省的工艺用水:

2 * 10吨水/吨牛仔布 = 20吨水/吨牛仔布 讨论 除气候变化和水消耗之外,本研究没有对其他环境影响类型进行量化评估.但可以认为这些环境影响(如酸 化、富营养化和光化学氧化)已被减轻.因为牛仔布退浆酵洗一浴法工艺可以节省能源,所以这些环境影响 是有可能被减轻的. 结论 新型牛仔布退浆酵洗一浴法工艺具有潜在的环 境益处.没有发现潜在的环境问题. 水: 节省20吨工艺用水/吨牛仔布.它相当于传 统工艺中退浆和酵洗用水的50%. 气候变化(CO2): 减排3-460kg CO2e/吨牛仔 布,具体取决于每个牛仔水洗厂所用的能源来 源以及当地的能源政策.耗热量减少50%,耗电 量减少12-15%. 最高估计是,节省的电能会使燃煤发电厂能降低其发电 量,节省的热能会使煤炭燃烧减少.最低估计是,节省 的电能和热能会使核电产量和木屑用量减少.要确定哪 种能源资源实际上受到热能和电能需求的减少影响,需 要对水洗厂所在地区的能源政策进行进一步研究. 对于原本用浮石处理牛仔布的水洗厂,改用牛仔布退浆 酵洗一浴法工艺预计可以创造更大的环境益处:除表5 所示的环境益处之外,还可以避免大量浮石浪费和水消 耗. Washing Studio 洗水工坊

32 表5: 水洗厂用牛仔布退浆酵洗一浴法工艺替代传统的酶法牛仔布处理工艺时, 节省的能源和相应的温室气体减 排量. 所有数据以1吨牛仔布 (酵洗后 ) 为基准. 减少和增加的化学品可能有助于改善工艺废水的品质,这意味着所需的废水处理减少.要证实这个结论, 需要对特定投入物的降解能力和毒理性进行进一步研究. 【参考文献和注释】 [1] 请参见 Weidema B(2003)的论述.生命周期评估中的市场信息;

技术报告,丹麦. [2] 该计算用到了以下EcoInvent过程: (1) 电能,核电,发电厂/US S (2) 电能,天然气,发电厂/US S (3) 电能,硬煤,发电厂/US S 这些过程被认为是二氧化碳减排量实际而保守的估计,因为它们没有包括传输损耗. [3] 该计算用到了以下EcoInvent过程: (1) 热能,来自森林的混合木屑,1000kW锅炉/CH S (2) 热能,轻燃料油,1 MW锅炉/RER S (3) 热能,天然气,常压锅炉.低凝点非调节NOx