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常见有机废弃物的利用

时间:2023-02-12 理论教育 版权反馈
【摘要】:有机废物指含有大量有机化合物的固体废弃物。在工业有机废弃物的产生中,食品业是其大户。不论是欧洲发达国家还是大多数发展中国家,食品行业都是最大的制造业之一。农林业废弃物是有机废物的一大类,包括农林业生产、农产品加工和其他途径排出的废弃物品。城乡生活中排出的有机废弃物最主要的是人粪便。

化学与有机废物再利用

有机废物指含有大量有机化合物的固体废弃物。如许多主要生产有机物制品(除塑料已如前述外)的糖厂、啤酒厂、食品厂、药剂厂、制革厂、造纸厂、印染厂、木材厂等排放的废料中的固体物或废液中的沉积物;农村中农业生产、农产品加工以及城乡居民生活中排出的固体废弃物品,人、畜粪便及栏圈铺垫物;自然界中积存的动植物残余,如抖落的树叶、禽兽遗骸、污泥等。它们涉及工农业生产的许多行业产物、城乡生活废物、天然产物等,品种极多,化学成分十分复杂。

有机废弃物的类别

如前所述,有机废弃物可按来源分为工业、农业、城乡生活和自然积存的几类。它们的性质不同,利用方法也各异。但由于主要成分为有机化合物,因此其粗加工方式常常相似,例如将其燃烧或制成堆肥等。

一、食品业废渣

在工业有机废弃物的产生中,食品业是其大户。食品生产是人类生存的一个基本要素,食品供应将决定地球的承载人口的能力。食品工业无论在经济价值方面还是在绝对产量方面都在增长,由于世界人口日益增多,这种趋势无疑会继续发展。同时,它所潜伏的和引发的问题也在加剧,例如排放的废渣日益增多,这是不言而明的。此外,食品和饮料的工业加工,形成了一个更大的经济活动网络:后面承接农业,前面连着粮食生产、包装、运输和废物管理。不论是欧洲发达国家还是大多数发展中国家,食品行业(包括饮料业和烟草业)都是最大的制造业之一。据1998年的统计,食品业居欧洲共同体诸行业营业额的榜首,就业额居第二(容纳了250万名工人);在孟加拉国,食品业产值占工业总值的25%,雇用劳动力则为工业总劳动力的30%;而在印度尼西亚,仅鱼产品加工估计就有1000万人从业。

从废弃物的特点考虑,食品业的发展还有许多趋势值得注意。首先是城市化加速。50年前,像法国这样的国家,农村人口占总人口的50%还多,但现在已经降到只占5%,而这也是很多经济正在迅速崛起的发展中国家的共同前景。另一个重要因素是收入,工业化国家以及很多发展中国家的经验是,人们的经济状况一旦改善,跨越某平均收入阈限,加工和包装的食品消费量就会迅速上升。还有,食品加工业比其他工业行业分散。例如,1988年在12个欧共体成员国中,92%的企业雇员不到20名,雇员超过99名的已算是大企业了,为数约1.6%,许多发展中国家的情况也大体如此。所有这些都促进了方便、快餐食品业的发展。消费者已日益排斥低档原料型粗制食品,而惠顾那些精加工的健康营养食品。同时,相应的废渣越来越多,加工过程中有机物含量高的废液、污泥也越来越多,麸皮、米糠、下脚料等有直接利用价值的废物同样越来越多。此外,作业区分散,而食品业对废渣集中的场地要求又特别严格(应远离工场以防气味及细菌污染),废水中有机物浓度及半固体废物的量随原料和加工程度的不同而差异很大,有机物含量高的污泥由于易酵解发臭而不能长期堆放,等等,提高了废物处理的难度。所有这些,使食品业成了有机废渣大户,成了这类废渣处理的困难户,因而,其废物利用成了突出问题,受到社会公众和行政部门的关注。

二、农林业废物

农林业废弃物是有机废物的一大类,包括农林业生产、农产品加工和其他途径排出的废弃物品。可分为:农田和果园残留物,如秸秆、残株、杂草、落叶、果实外壳、藤蔓、树枝和其他农林业特别是林场废物;农林产品加工下脚料、林木及板材边角料及锯木屑等;牲畜和家禽粪便及栏圈铺垫物等。这些废物利用得当,可成为一种重要的有机原料或有机肥源,如果不加处理排入环境,就会造成重大环境损害。例如未经处理的粪便排入江河湖泊,使水质污浊,生化需氧量(BOD、COD是环境水体中还原物特别是有机化合物含量的表征,给水中可利用的溶解氧的作用以重大影响)负荷增加,形成厌氧腐化或富营养化现象,威胁鱼类、贝类和藻类的生存;如果灌溉用水受到农业废弃物的严重污染,会使水中的氨氮和蛋白氮含量过高,从而造成作物徒长、倒伏、晚熟或不熟;此外,还可能使地下蓄水层含有过量的硝酸盐,或者使周围环境产生大量蚊蝇和其他害虫。因此,农林业废弃物的充分利用,不仅有明显的经济效益,同时还有不可估量的环境效益。

三、粪便

城乡生活中排出的有机废弃物最主要的是人粪便。粪便的成分中3/4为水,1/4为固体;固体中30%为死细菌,10%~20%为脂肪,2%~3%为蛋白质,10%~20%为无机盐,30%为未消化的残存食物及消化液中的固体成分如脱落的上皮细胞。粪便的黄色是由胆红色的衍生物粪胆色素和尿胆色素形成的。气味则由细菌作用的产物所致,主要有吲哚、粪臭素、硫醇和硫氢化物。通常人每天约排粪0.5千克;排尿量约为1500毫升,含有肾脏由血浆中清除的各种物质,正常尿液成分为(克/升):钠3、钾0.19、镁0.36、氯4.69、碳酸根0.84、磷酸根5、尿素18、肌酸酐1.96。这些表明粪便有相当的腐蚀性,尤其在酵解后会产生酸、氨等,这就决定了修建厕所宜用陶瓷而不宜用金属。通风和密闭,亦是对厕所的重要要求。厕所是社会特别是城市必不可少的公用设施,人们甚至用其作为衡量生活水平和文明程度的标准之一。厕所是排泄粪便用的,其设备应适应它们的化学成分,同时也具有民族和时代的特征。

厕所也是人类进化的产物。猫狗之类的动物甚至猪、牛,出生后很快就会养成集中排泄粪便的习惯,可是作为万物之灵的人类,这方面却表现不佳。婴儿必须垫尿布,而且要悉心训练才会使用便盆,这是为什么呢?这是因为粪便是动物之间的一种联络信号,也是肉食动物捕食的线索。为了生存,地面动物就不能随意排泄,并且作为遗传习性编入各自的“行为规范”,养成了排粪积堆的好习惯。可是对于鸟类、猿猴来说,粪便落在地上,用不着担心由此招致天敌的袭击,因此到今天,猴子也不会使用厕所。人类的祖先最初仍保留了攀树栖生的随意排泄粪便的坏习惯,直到今天婴儿还必须接受相当的训练。人类在进化过程中学习了地面动物排粪成堆以免遭食肉野兽攻击的行为习惯,并将其器具化。再发展到今天人类的高度文明,于是越来越高级的厕所就遍布全球了。

粪便利用的潜力不可小看,主要用做肥料,农家肥对于土壤质地改良意义重大。曾有段时期在日本流行一种近代主义观点,认为只有化肥好,轻视或贬低人畜粪便的作用,受到了科学界的批判。粪便作为有机原料,还是一个尚待开发的领域。粪便中的蛋白质水解所得的氨基酸不下20种;至于其中的无机盐,仔细检测起来可能包含了地球上的所有元素;尿素、肌酸酐可以直接提取成化工或生化原料;从尿中提取干扰素、生长素,有很大经济价值。虽然,利用这些废渣通常没有必要去深入弄清每种成分,但随着对它们利用层次的提高,加工精度的改善,它们的更有用的成分的研究,将会受到重视。例如在未来的大规模星际载人航行中,对人体排泄物的利用,要求全面分析其成分,这必然是一个有重要意义的课题。

四、污泥

污泥是一种遍布城乡、家庭和生产部门的多含有机物的沉积泥状物,是自然积存的重要有机废弃物类别之一。

污泥可分亲水性污泥、疏水性污泥和纤维性污泥等几类。生活污水、食品和印染工业废水处理时的初次沉淀池中的污泥具有强烈亲水性;钢铁加工业废水的沉淀池中的含油污泥具有强烈疏水性;而造纸工业废水处理的初次沉淀池、混凝沉淀池和生物处理后的污泥,主要含纤维素等。通常的工业污泥主要含水分(达95%)。污泥的含水率也称为污泥的湿度,含水率大不利于处理。

污泥还含有挥发性物质和灰分,所含其他物质有病原体和有毒物质等。生活污泥更为常见。城市居民家居难于处理的下水道阻塞,大多是污泥造成的。生活污水中的许多腐烂的有机物黏附在管壁上,沉积于弯管处,日久形成梗阻。这个问题曾长期困扰城市环境和市政建设部门。

20世纪80年代中期日本通产省工业技术院公害资源研究所的研究人员对污泥进行了深入研究。他们发现,尽管不同地方的污泥特点各异,但都含有约75%的水分;脱水后的干泥含84%的有机物,有丰富的氮、磷、钾及微量元素等作物养分,所以污泥实际上是一种成分复杂的有机废渣。在日本和德国、加拿大、美国等深入研究污泥利用的同时,我国学者已用污泥混合基质栽培作物,并开发了低温、热化学转化污泥制油的技术,将污泥在450℃下保温半小时即可得到近30%的油和60%的炭。这样本来令人讨厌的污泥,经适当加工就可制成优质肥料返田,也可用以炼油使之变成一种宝贵的原料。

常见有机废弃物的利用

常见有机废弃物的利用方法按废弃物的性质可分两类:一类是混合的废弃物,如有机废渣可制成堆肥和沼气;一类是性质较单一的废物如秸秆、屠宰下脚料等,可专门加工成高附加值物料。

一、堆肥

制造堆肥是有机废弃物处理和利用的一种重要方法。堆肥中的有机化合物在微生物作用下,发生生物化学反应而降解形成一种类似腐殖质土壤的物质,有明显肥效;混杂的无机物则作为肥料的载体,兼有改良土质的功能。制造堆肥的技术历史悠久,中国古代在农事活动中已使用堆肥并沿用至今。真正对堆肥技术进行科学探讨始于1920年:英国的A.霍华德在印度把牲畜粪便、树叶、垃圾等放入土坑,贮存6个月,进行厌氧发酵;同年,意大利人G.G.贝卡里也向政府申报专利,他的方法同霍华德的相似,只是不用土坑而用混凝土堆肥坑。他们的方法后来得到普遍重视。完成堆肥过程的细菌、酵母菌、真菌和放线菌是废物中本来就有的。制造堆肥的初期,细菌和酵母菌占优势;后期,真菌和放线菌占优势。这是因为各种菌都是一类有特定功能的微生物。细菌中有需氧性的形成孢子的杆菌属,还有大肠杆菌等;典型的真菌则有曲菌、镰刀菌、青霉菌和酒曲菌等;放线菌中有链丝菌、诺卡氏菌和小单孢子菌等。它们的作用复杂而有趣,这里只论及堆肥中许多废弃物的化学成分由于这些微生物的活动而发生显著变化。糖和淀粉最易被它们利用;类脂物或脂肪的抗降解作用不大;纤维素和半纤维素具有中等的抗降解作用;木质素的抗降解作用最强。有机物经堆制后生成胺类化合物或氨及腐殖质,它们既是优质肥料也是土壤改良剂。堆肥过程中产生的生物热度可达50℃~55℃,能杀灭废物及粪便中的病菌、虫卵和蝇蛆。制造堆肥通常分为四步:第一步是准备,即将废弃物匀质(常用的方法有落锤捣碎、锉切法和湿捣成浆法等),其最佳含水率为45%~60%,碳氮比为25∶1,必要时搀入废水污泥来调整;第二步是细菌分解,按作用原理分为高温需氧性分解和低温厌氧性分解,将各种有机物转化成已杀菌的肥料,在夏、秋季需20天即腐熟,冬季则需30天;第三步是熟化,旨在使肥质完全稳定,以便堆肥中的微生物夺去土壤中的氮素;第四步是贮存和处置,以备不时之需。

二、沼气

制取沼气是利用有机废弃物的另一重要途径。过程的特点是通过厌氧微生物的生物化学反应生成甲烷等可燃气体。在自然界中沼气多从沼泽底泥中产生,因而得名。最初的沼气是1663年舍勒发现的;1776年沃尔塔测出其主要成分为甲烷;1875年波波夫发现沼气的产生过程是一个微生物作用过程。这些为20世纪沼气的大规模开发利用打下了基础。20世纪初,开始了用厌氧消化法处理有机废弃物的试验。第二次世界大战后,沼气由试验逐步转入实用。到20世纪50年代中期,许多国家开始大规模生产。我国在沼气的开发、利用、推广和研究方面,20世纪80年代以来取得了很大成就,受到世界上许多国家的重视。至1990年,全国农村共建成户用沼气池700多万个,有21个县基本上普及了沼气。这对解决平原地区农村的燃料问题,具有重要意义。

沼气是有机物在隔绝空气和保持一定水分、温度、pH值等条件下,经过微生物的分解作用而产生的。细菌分解有机物的过程大体分为两个阶段:第一阶段是将复杂的高分子有机物转化为低分子的有机化合物,如乙醇、丙酸、丁酸等;第二阶段是将第一阶段的产物转化为甲烷和二氧化碳。

在上述过程中,发酵分解是多种细菌共同作用的结果。第一阶段主要是分解蛋白质、脂肪、碳水化合物的各种细菌起作用,这些细菌一般称为产酸细菌,这个阶段称为酸性发酵期。第二阶段主要是甲烷杆菌、甲烷球菌和甲烷入叠球菌等起作用,称为碱性发酵期。与甲烷发生的有关化学反应主要有:

1.由脂肪酸形成甲烷:

2.由乙醇形成甲烷:

CH3CH2OH+CO2→CH3COOH+CH4

3.由二氧化碳还原形成甲烷:

CO2+H2→CH4+H2O

为了使发酵过程持续进行,必须提供和保持各种微生物所需的生活条件。

怎样实际制得沼气呢?制取沼气必须具备以下几个条件:

1.严格的厌氧环境,即沼气池密闭性好,是保证发酵制取沼气的决定性因素。

2.充足和适宜的发酵原料,是制取沼气的基本条件,以碳氮之比约25∶1为宜。

3.适宜的干物料浓度也是基本条件,干物料应占7%~9%,夏季应含水稍多,冬季含水略少。

4.适宜的pH值,通常为7.2~7.6。

5.适宜的发酵温度,范围在5℃~60℃均可,一般有三种范围可供选用:常温发酵温度为22℃~28℃,中温为37℃左右,高温为50℃~55℃。温度越高,原料消化就越快,产气率和杀灭病菌的效率也越高。我国广泛采用常温发酵,美国、印度等许多国家多采用中温发酵,也有的采用高温发酵。后两种情况需要加热装置,投资较大。

我国农村制取沼气设备简单,一般是在房后与猪圈、厕所相邻处,建一座6~8立方米的混凝土沼气池,使人、畜粪便直接流入池内,再配以少量输气管道即可。一般五口之家和养两头猪的农户,所排的人、畜粪便,加上每天3~4千克秸秆发酵制取的沼气,便可供烧饭和照明使用。牲畜养殖场则可建较大型的沼气池和沼气发电站,发酵后的物料便是优质有机农肥。

三、几种特定有机废弃物的利用

制造堆肥和沼气是处理和利用各种有机废渣混合物的好办法。下面讨论几种特定有机废弃物的利用途径。

1.秸秆的利用

秸秆是农业生产的一大类副产物。高粱、玉米、稻、麦等在生产大量子实的同时,也产出了多好几倍的茎叶,即秸秆。估计我国的秸秆产量每年不下6亿吨。还有各种蔬菜、瓜、果的藤、叶、枝、蔓、秧、根,以及伐木场残留的树枝、木屑、树皮等,都是重要的农林有机废料。它们含有大量纤维素、木质素以及氮、磷、钾等植物在成长过程中积累起来的营养素。过去,草木灰就是重要的钾源。据估计,每吨秸秆中所含的氮素达5千克,如果能把它们都还田,仅氮肥一项就相当于全国化肥厂产量的25%。目前,全国每年生产的秸秆中含氮300多万吨、含磷70多万吨、含钾近700多万吨,相当于我国目前化肥施用量的1/4~1/3以上。在现有农业生产水平下,如果每平方米还田秸秆0.45~0.75千克,农作物可增产25千克左右,连续3年秸秆还田,则可增加土壤有机质0.2%~0.4%。如果1/3的秸秆作为饲料,可多养1亿头牛,节约饲料5300万吨。秸秆还是重要的工业原料,主要用于造纸、人造纤维、建筑材料等行业。

秸秆利用的关键还在于提高有关技术的科技含量。作为饲料而言,原始的粗放喂饲形式当然有一定效益,但用合适菌种使秸秆发酵,可制得新的精饲料,能大幅度提高牲畜产肉率。2000年全国有青贮秸秆8521万吨,氨化秸秆3047万吨,两项合计折算,节约饲料粮2000多万吨。

通常用菌种激活使秸秆发酵的步骤如下:每吨秸秆取1.5~3.0克干菌倒入200毫升自来水中充分溶解,必要时可加入2克白糖,这样复活率可提高10倍,然后在常温下静置1~2小时,将复活的菌液倒入800~1200毫升1%的食盐溶液中拌匀;将配制好的菌液按比例洒在已铡切成5~8厘米(养牛)或2~3厘米(养羊)平铺于隔水的地窖(2米×1.2米×3.5米)的30厘米厚层上,压实使秸秆层中的空气排尽,然后洒上秸秆量的0.5%的玉米粉,再铺30厘米厚的秸秆,再洒菌液,直至窖满为止,盖上塑料薄膜。注意喷洒菌液要均匀,贮料要压实以排尽空气,盖塑料薄膜前每平方米撒250克食盐,塑料膜要密封好、不漏气。经30天发酵好后,秸秆就可取出饲用,开始时由少到多,让牲畜有一个适应过程,随后逐步增加。

在其他方面,秸秆合理而高效利用的途径还很多。例如开发秸秆的气化、固化、液化和炭化等新技术,从而更有效、更清洁地利用秸秆这一可再生能源,改变落后的直接燃烧方式。这样可降低空气中的二氧化碳、二氧化硫和氮氧化合物的排放,仅全国1/3的秸秆如此处理就可代替6000多万吨标准煤。秸秆作为有机肥料直接还田,是我国历史上农业生产的优良传统之一,是行之有效并可迅速普遍开展的一项措施。据统计,2000年全国秸秆还田面积已从1996年的2400亿平方米增加到3300亿平方米,且潜力仍然很大。经发酵处理的各种果蔬的藤蔓,更是优质的农家肥,无论是秸秆还是藤蔓,在还田和发酵前均须铡成较短的尺寸,否则不易熟化,且有碍机耕。这种有机肥不但没有化肥使土壤板结和引起污染的缺点,还可显著改善土质。

2.林木废物的利用

森林开发的废弃物的利用,也是极为重要的。除废木料可加工成各种室内装潢用材外,树皮的利用也取得了不少引人注目的成就。人们早就发现各种树皮常渗出一些汁液,细心的观察者可以看出,当树皮被砍伤后,会流出一些汁液,随后汁液凝固形成一层保护膜,就好像人的伤口流血后会形成膜止血一样。林间的香气也多半是树皮散发出来的。这些说明树皮的成分很复杂,因而有很大的利用潜力。日本科学家首先萌发了利用树皮做黏合剂的想法。他们把树皮晒干,碾成细粒,先试用各种溶剂将其溶解,但均未成功;后来用酚处理,搅拌成粥样,在加入少量催化剂并加热到160℃~180℃后,可得到一种有强黏性的黑色稠液。用这种黏合剂制作胶合板,当把两块黏在一起的木块拉开时,有时木块本身已破损,但黏结部分仍完好。

与此类似,2001年11月出版的俄文杂志《科学与生活》报道了俄罗斯的一些建筑材料专家经过多年研究,用木材加工中的废料,不使用任何黏合剂,就可生产出优质的板材。办法是把木屑、树皮等废木料粉碎成细粒,放在一个可以加热又可产生高压的设备中,先加25~55兆帕的压力,压成木料毡;然后再加热到170℃~180℃,并进一步压制。经过这样处理,得到的木板非常结实,可做嵌入式家具及地板用材。为什么会这样呢?因为在这些废料的基本组织即细胞中,都含有一种木质胶,是一种极好的黏合剂。通常它们封闭在细胞壁内,只有借助高压和高温挤出,才能发挥黏结作用。

3.屠宰下脚料的利用

由于肉食是我们最重要的蛋白质来源,屠宰场的下脚料的处理和利用便日益成为有机废弃物加工的重要内容。无论屠宰的是哪类牲畜,在活体(家禽、猪或牛)的接收和储运区,主要废弃物是粪便。我们要去除用流水冲洗卡车的旧习惯,最好用铲将固体粪便集中于密封场所,制成厩肥,以避免渗溢和雨水溶解。牲畜放血是清除污染、正确利用血料的重要环节。将血液煮熟、脱水得到血粉,其主要成分是蛋白质,并含有多种微量元素如铁、铜、锌等,可以加到饲料中。供人食用的血制品,收集时要特别慎重,可用一种叫套管针的直接在喉窝部血管放血的工具或特制的钢储槽来收集血液,以免血样被倒下的牲口的呕吐物弄脏,同时要防止放置时间过长而变质,血样还要经过特殊处理避免凝固,例如将血浆和血块离心分离或加入抗血凝剂保存。

脱毛这一工序也有废物利用的巨大潜力,通常用机械剪脱的禽羽兽鬃都是良好的氨基酸原料,例如用猪鬃可以制出18种氨基酸。其操作较简便,将鬃毛洗净用稀碱溶液脱脂后,再用盐酸在适当温度下水解即得。下面简介制取胱氨酸[HOOC-CH(NH2)-CH2-S-S-CH2-CH (NH2)-COOH]、酪氨酸[HO--CH2-CH (NH2)-COOH]和亮氨酸[(CH3)2CH-CH2-CH (NH2)-COOH]的工艺流程。

(1)胱氨酸:鬃毛进行一般脱脂、酸水解后过滤,滤渣应主要含胱氨酸粗品;加盐酸溶解,弃去残渣;滤液用活性炭脱色,过滤;滤液用碳酸钠或醋酸钠中和,得到沉淀,过滤;将沉淀水洗,烘干即得到成品。

(2)酪氨酸:将上述滤去胱氨酸粗品的滤液用氢氧化钠溶液中和,过滤,沉淀即为酪氨酸粗品;加热水溶解,活性炭脱色,过滤,沉淀为酪氨酸精品;水洗,烘干得成品。

(3)亮氨酸:将滤去酪氨酸粗品的碱性溶液加活性炭脱色,过滤;滤液加酸中和,沉淀为亮氨酸粗品,过滤;将所得沉淀加稀碱溶液溶解,活性炭脱色,加酸中和得到结晶;加入乙醇,过滤,将沉淀烘干得亮氨酸精品。

4.鱼废物的利用

鱼及其他水产品的重要性不言而喻。特别是海洋渔业给人类提供种类繁多的海产品,如鲜冻底层鱼类的鱼片和扇贝,冷冻和咸干鲱鱼,熟虾,罐头产品如鲐鱼、龙虾和螃蟹,还有各种干咸鱼以及作为加工副产品的鱼粉和鱼油。淡水鱼类的加工品种亦极丰富,著名的河豚鱼、大马哈鱼以及地方特产的名品数不胜数,但是鱼加工作业中有30%~80%的原材料变成了废物。

由于这些废物中含有不少有机胺,即使不存在,空气和微生物活动也会产生难闻的腥味;鱼的脂肪和油多是不饱和烃的衍生物,它们在空气中迅速自动氧化,产生恶臭;鱼废物堆积,尤其在娱乐性的海滩地区,既不雅观,又会造成严重的环境污染。然而,鱼废物实在是一大宝藏:其蛋白质、骨质磷酸盐和脂类含量甚高;贝类废物主要由壳多糖、钙和磷的化合物组成;各类海鲜废物含有高水平的生物营养成分,如多达14%的氮、7%的磷和15%的钙。这样,鱼加工废物的回收和利用的确极为重要。

自20世纪60年代以来,鱼废物制成鱼粉是简便易行和用得最多的办法,它消除了海洋倾泻废物和陆地填埋引起的问题,但运费、货运和贮存期间的血水流失、干燥期间的恶臭及压榨液的问题,也不容忽视。

由于制作鱼粉不太盈利,加拿大环境科研部门和高等学校推出两种环境良性和经济可行的新工艺,即制作青饲料和鱼堆肥,可广泛用于动物喂养和土壤调节,因而有引人注目的市场,经济效益良好。

鱼青饲料制作是20世纪90年代提出的新工艺,即加酸保存鱼废物,因为降低pH值能阻止造成鱼腐败的微生物繁殖,又不妨碍天然存在的蛋白质水解酶使废物液化。富油的粗青饲料可用于生产宠物食品和养鱼饵料;低油青饲料可用于喂猪及其他动物,能使它们迅速增重。

制堆肥的基本方法是将鱼废物研磨,并在一定条件下使之与富含碳水化合物的材料如海草或秸秆等混合;在发酵期间,好氧细菌使有机物消解,稳定阶段得到一种无味的、不会滋生杂草的能长期存放的产品。用鱼废物作为堆肥能迅速改良退化的农业土壤,是理想的土壤调节剂,是化肥以及农家肥的优异代用品。

有机渣的深加工

各种有机废渣如生物渣及工业的有机物下脚料,包括原粮、果蔬、甘蔗、油料作物以及诸多有机化工制品加工后留下的废渣中,还有许多可用的甚至是宝贵的物质,将它们提出后,可以大大提高其附加值。这类有机渣的深加工已引起科学界的普遍重视。

一、麸皮的深加工

麸皮是小麦或燕麦加工成优质面粉后留下的废弃物,通常用作精饲料。近年来,已知麸皮汁可以防止人体内胆固醇升高,这是因为其中可溶性纤维含量较高,其有效成分是β-葡聚糖。这种物质像淀粉,可以被消化,摄入后能使血葡萄糖及胰岛素和胆固醇降低。将燕麦β-葡聚糖浓缩可制得燕麦胶。在喂饲雏鸡时,饲料中搀入24%的这种胶,10天后可使鸡的胆固醇降低18%。这种胶还可作为冰淇淋、软饮料、啤酒、沙拉及调味品的添加剂,可收到明显降低胆固醇的功效。这种麸皮纤维还具有多种保健作用:如吸附胆汁酸,抑制脂肪合成;因含大量纤维素,能增加肠蠕动,因而可防止大肠癌、便秘、糖尿病、胆结石等。食用麸皮纤维的提取方法是:将100份麸皮纤维用蒸汽薰蒸15分钟,再于150℃热风中干燥15分钟,粉碎成末;搅拌下加入到由1.5份柠檬酸、3份蔗糖和40份去离子水配成的溶液中,使粉末料均匀吸收溶液;于烘箱中,在110℃下搅拌干燥30分钟,得成品。

二、米糠的深加工

米糠是稻谷脱壳后依附在糙米上的表层残留物,约占稻谷粒重的7%~7.5%。米糠中可供利用的主要成分有粗蛋白18%、粗脂肪22%、粗纤维9%、灰分10%等。我国是世界第一产米大国,年产稻谷约2亿吨、副产品米糠1500万吨,其开发和深加工有广阔前景。而且米糠是可再生资源,原料来源不枯,只要产品质量稳定,打入市场后就容易占领市场。过去只把它作为家禽或牲畜的饲料,近年来米糠油已形成规模生产。米糠含油率与大豆相仿,但米糠油营养丰富,为食油中上品,不仅脂肪酸品种较全,而且含有较多的维生素E及谷维素,有降低血压的作用,是高血压患者的理想食用油。将米糠油深加工,可得到精细化工产品用于制作高级表面活性剂、黏合剂、塑料助剂、合成润滑剂及纤维柔软剂等。脱脂后的米糠粕的植酸钙含量达10%以上。植酸及其盐在医药上最重要的应用是制造肌醇,可用于处理脂肪与胆固醇新陈代谢失调,治疗肝硬化。

除米糠油的生产外,我国已研制出30余个产品,但整个米糠综合利用尚处在初级阶段。从米糠利用的程序上看,制油是第一道工序,而且效益最大。制油主要有压榨法和浸出法两种。压榨法是通过加压米糠制油,是目前国内的主要方法。它具有适应性强、工艺简单、设备和技术要求低、维修方便、经济安全等特点,但生产效率低,出油率只有8%~10%,干饼残油率高达7%~8%。浸出法是利用有机溶剂如己烷等将米糠中的油脂浸出,其出油率高达12%~15%,残油率只有1.5%~2%。该法劳动强度低,生产效率高,溶剂可循环利用,工艺先进,代表未来制米糠油的方向。从米糠的综合利用看,制油潜力还很大,主要途径可能有:增加糠油和食用油新品种,例如糠油与红花籽油按7∶3比例调合而成的健康油,糠油与棕榈油按1∶1比例配制而成的方便面煎炸油等;直接利用米糠发展各种营养食品,如日本新开发的米糠煎饼、美国的米糠松饼等,有良好保健功能;提取米糠的化工产品,特别是油脂化工制品如应用广泛的二聚酸,美国年产量在2万吨以上,我国产量甚微,天然维生素E的产量我国不足20吨,而日本在1995年即达30万吨;米胚芽是大米的精华,在碾米中随米糠脱落混入,开发其食品强化剂国外已很普遍,而我国尚属空白。

三、甘蔗渣的深加工

甘蔗渣(包括残叶)是许多蔗糖生产国如古巴、巴西重要的农田废物之一。废渣约占甘蔗收获量的10%~20%,数量巨大。例如在印度,年产甘蔗2.2亿吨,可得蔗渣2200万~4400万吨。以往大多就地烧掉,温度可达600℃~800℃,使土壤中的微生物和蚯蚓等被杀死,从而导致土壤板结。其实,蔗渣是优良的造纸原料和富糖饲料,将其加工可制成优质纸和牲畜的催长添加剂,通常用于提取木糖。木糖为白色的针状晶形粉末,易溶于水,味甜爽口,甜度为蔗糖的60%,不易被人体吸收,适于做忌糖者(如糖尿病患者)的甜味添加剂。

提取木糖的过程如下:将蔗渣晒干至含水量为12%左右,粉碎至米糠状,用1.5倍量的1%的氢氧化钠溶液浸泡1天,间或搅拌,过滤。滤渣用等量清水搅拌洗涤4次,过滤,抽干。将风干的滤渣加4倍量6%的硫酸,煮沸搅拌4小时,冷至室温,过滤。滤渣用清水搅拌洗涤4次,合并滤液和洗液,然后在剧烈搅拌下徐徐加入相当于硫酸量90%的饱和石灰水;残酸再用碳酸钙中和,静置24小时(控制pH值为7),过滤,得中性糖液,用磷酸调至pH值为6.0。水浴加热,搅拌下加入总量5%的活性炭,升温至80℃,保温搅拌半小时,趁热过滤。滤液蒸发,在乙醇中结晶,即得粗品。

四、稻壳的深加工

稻壳是稻谷加工成大米时脱出的壳状物,过去主要用作家畜的粗饲料或建筑用的搀和料。占稻谷重量的20%,内含粗纤维30%~45%、木质素21%~26%、蛋白质2.5%~3%、多缩戊糖16%~22%、灰分7%~9%和水分10%左右。干馏100千克稻壳,可得糠炭35~40千克、糠醛1千克、甲醇0.2千克、丙酮0.1千克、杂酚油0.6千克、醋酸和沥青各1.4千克及糠煤气26立方米等。用于操作的干馏炉,是一种自然通风式内燃炉。干馏时不需另加燃料,可先将一箩稻壳铺在炉桥上点火燃烧,待火旺后,再倒一层,如此数次,待装至100~125千克后,加盖密封,收集的干馏液量可达稻壳的30%~32%。干馏所得的黑色糠炭经酸、碱处理后,可变成活性炭。干馏液为黄色油状液,静置24小时后,可分成三层:上为轻油层,中为色浅而清的醋酸层,下为黑色油状焦油层。用分液漏斗将三层分离,可分别提取内含的各种有机化合物。

五、酒糟的深加工

酒糟是酒厂发酵后的有机渣,每生产1吨酒大约产生14吨这类废弃物,通常多用做饲料。用现代生物工程方法将其深加工,可制得甲烷和菌丝索蛋白。酒的生产量在世界各国都很大,仅我国淮河流域就有100多家酒厂,其年产酒量约为100多万吨,废渣量达数千万吨,处理效益相当可观。用酒糟厌氧发酵生产甲烷甚为方便,其操作和条件已如前节所述,只要有足够容量的发酵罐及贮罐,这类废渣容易消纳。生产菌丝索蛋白的关键在于筛选合适的真菌。这是一种重要的饲料蛋白。将酒糟即酒厂的发酵釜馏物加入真菌,在合适的pH值下(一般用氢氧化钠溶液调到pH值为4.0),充分搅拌,加入约26倍量的水,静置12小时,虹吸出上层清液,将下层沉淀离心分离。合并滤液,减压加热脱水,于60℃下干燥,得灰色的粗品。其产量和品质取决于原废渣中蛋白质的含量和性质。释出甲烷及分离蛋白后的残渣仍是一种高效的有机肥。

六、油渣的深加工

在油料和乳制品加工业中要排放许多油渣滤饼,它们有很大的利用潜力。例如,埃及亚历山大城区的食用油精炼中,每年约丢弃5000吨各种油渣,造成严重的环境问题。这些废渣中含有多达5%的残余油,如用碱处理,可以回收70%以上。可用来生产低档肥皂、有漂白能力的活性黏土、纤维素等。奶厂每生产1吨奶酪要产生约7吨高浓度的乳清副产品,其中含有大量乳糖和蛋白质。可先脱水,然后用一种酸介质凝结提取蛋白质,超滤分离;乳糖则通过微生物分解制得。

七、饼粕的深加工

许多饼粕是提取蛋白质的好原料。例如,从花生饼粕中可提取组织蛋白,俗称人造肉;大豆饼粕可制取蛋白肉等。将花生饼粕粉碎,加清水制成含水25%的浆料,加入饼粕量0.44%的硬脂酸钠-2-乳酸酯和1.4%的食用油,于120℃下经过挤压机,可得到更具肉组织结构的成品。将大豆饼粕晒干,磨成粉状,取此粉25千克,加入纯碱200克、盐250克和开水11千克,充分搅匀,做成重200克的圆团若干个,依次进入膨爆机,加压加热,使团子熟透,并压延成4厘米×0.5厘米的带条,干燥,可得17.5千克成品大豆蛋白肉。此蛋白肉含蛋白质40%以上,其中含有人体必需的氨基酸、微量元素(钙、磷和铁)及维生素等。

八、茶叶的深加工

茶叶是我国特产及主要创外汇商品之一,但我国每年约有10万吨低档茶叶积压库存难以销售,此外还有大量副产品,如茶叶加工过程中产生的茶末、茶树修剪下来的枝叶等。它们都是很有用的资源,进行深加工后可得到许多有价值的物质如茶多酚、咖啡碱、茶色素、单宁、多糖复合体等。这些在食品、医药、日化诸行业中应用广泛,而且提取操作简便、成本低廉、附加值高。其中的茶多酚在低档茶叶和茶末中含量高达20%,主要是儿茶素及其衍生物,将茶叶在较高压力下加热水解即可提取出。茶多酚可作为油脂食品的抗氧化剂,其抗氧化活性远比人工合成的BHT(二丁基羟甲苯)、BHA(丁基羟基茴香醚)、维生素E(α-生育酚)等强。中国农科院茶叶研究所推出的“维多酚”粉剂,用于油脂、火腿、月饼和花生酱等的保鲜,可延长保质期4~5倍。用茶多酚浸泡过的肉类,冷藏后其过氧化物含量比普通方法冷藏的低70%~80%。

九、蚕沙的深加工

我国盛产的丝绸,素有“纤维皇后”的美称。蜀锦、湘绣、苏杭绸缎驰名全球。可是在桑、蚕、茧、丝、绸一条龙生产过程中,不少有用的物质被当作弃物。例如桑皮可制成高级纸和优质棉;蚕蛹、煮茧水、废丝等皆可提取蛹油及复合氨基酸,用于食品、化妆品及医药等工业;特别是家蚕食用桑叶后的代谢物蚕沙(俗称蚕屎),目前主要用作农家肥,其实它有很高的深加工附加值,是提取叶绿素、胡萝卜素、正三十烷醇、植物醇和果胶等的优质原料。叶绿素有良好的临床效果,还作为一种重要添加剂广泛用于食品、日化等行业,通常在绿色植物中含量仅0.2%~0.3%,提取率低,成本高。而家蚕在消化桑叶过程中,叶绿素基本上未被破坏,起到富集作用,干蚕沙中其含量高达1%,用丙酮或乙醇溶浸蚕沙即可提取,利润可观。

这里介绍丙酮提取法。将新鲜蚕沙筛除残桑及枝梗,日晒至含水量低于10%(可贮藏2年),用清水均匀喷洒,使蚕沙充分吸水、松软,达含水量30%~40%,堆放4~6小时待用。将处理好的蚕沙投入提取罐中,加入丙酮漫过蚕沙10厘米,于室温下搅拌提取4小时,仿此提取3次。过滤,合并4次滤液,注入蒸发罐中,热至60℃~70℃,减压蒸馏回收丙酮,浓缩罐内物料。升温至80℃,驱尽残留丙酮,出料,冷却至室温,静置,分层。放出下层黑褐色下脚水相,收集上层糊状墨绿色胶状物,即得叶绿素成品,其中含本品10%,水分约25%。废渣及废液中可提取植物醇和正三十烷醇。前者可做合成维生素E和K1的原料;后者是一种植物生长激素,用于促进农作物及蔬菜的增产。蚕沙中含有15%左右的果胶,加酸浸提,再用乙醇冻胶沉淀即得,产品广泛用做食品的增稠剂和稳定剂。

十、革渣的深加工

皮革和毛纺业有不少废弃物可加工利用,它们大都可制成蛋白质或氨基酸。例如,铬革渣就是制革厂在牛皮或猪皮鞣剥削匀及剪裁时产生的有害废渣,在制革业发达的国家及地区已成为一大公害;但铬革渣蛋白质含量丰富,且以胶原蛋白为主。胶原蛋白由于其结构特殊,富有营养价值,特别适宜于制成饲料蛋白添加剂。目前从革渣中提取蛋白质已有酸法、碱法及生物化学法等多种途径。现试举一例。将由1.42份硫酸钠、1份氢氧化钠和10份清水配成的溶液,加入到制革下脚料中,至刚好浸没,搅匀,静置2天,每4小时搅拌一次,捞出,沥干。用15%的硫酸钠溶液浸泡8小时,每2小时搅拌1次,捞出,沥干。放入由0.5份硫酸钠、10份浓盐酸和10份清水配制的溶液中,浸泡24小时,每4小时搅拌1次,捞出,沥干。用清水搅拌洗净,至洗液呈中性,干燥、粉碎得成品,内含蛋白质42%~80%。从革渣中提取氨基酸的方法亦多,常用的是酸解法。将渣先行脱脂,办法是刮去油脂后,用稀碱溶液洗涤,再洗净,切碎,晾干,用等量的氯仿振摇脱脂一次,移去溶剂。加入4倍量的8摩尔/升盐酸,用沙浴热至100℃~112℃,保温回流10小时,减压蒸馏除酸,使之成糖浆状液。用等量清水稀释,加入总液量3%的活性炭,用水浴热至70℃,保温搅拌半小时,趁热过滤,得淡黄色滤液。用浓氨水或氢氧化钠溶液中和至pH值为6.5~6.8,之间得含混合氨基酸的溶液。当溶液含水量低于50%时,可铺成薄层用50℃~80℃的热风干燥,成品总氨基酸量不少于20%~30%。它也可用麸皮、血粉、豆饼或米糠等吸收,做饲料用。

十一、籽壳的深加工

前面已经提到稻壳的多种用途,其实还有花生壳制葡萄糖、向日葵壳制糠醛、核桃壳制活性炭、桐籽壳制磷酸二氢钾以及禽蛋壳的综合利用等,都是很有意义的。4

将花生壳碎成粉,投入水解罐中,加入占粉料量40%的6%~7%的硫酸,煮沸,保温搅拌水解5小时。壳中的纤维素水解成葡萄糖,木质素则不水解。过滤,滤液用15%的石灰水中和至pH值在6~7之间,温度应不超过50℃,过滤,得黄色透明糖液。于水浴上热至70℃,在搅拌下加入总量3%的糖用活性炭,保温搅拌1小时,趁热过滤,得无色透明糖液。加热浓缩得糖浆,在糖浆中加入葡萄糖含量16.25%的精盐,静置8小时,滤取其晶体。于28.5℃以下的环境中,将其晶体与定量清水混合,在搅拌下使晶体中的氯化钠溶于水,而葡萄糖仍呈晶体形式存在于溶液中;滤取晶体,用少量清水冲洗2次,甩干,60℃干燥得成品。

葵花籽壳含有大约20%~26%的多缩戊糖,是制备糠醛的良好原料。糠醛又称呋喃甲醛,具有类似杏仁油的刺激性气味,是一种无色或琥珀色的透明油状液体,系重要的有机化工原料之一,在合成树脂、石油炼制、染料、医药和轻化工等工业部门有广泛应用,用盐酸或硫酸处理戊糖即得。

将向日葵壳粉碎,加入占壳量50%的6%~7%的硫酸,拌匀,投入水解罐中,在蒸汽压力为500~600千帕时蒸煮5小时。罐内排出的糠醛气,经管路进入蒸馏塔,馏分冷却后得粗品。用10%的碳酸钠溶液将粗品中和至pH值为7.0,再减压蒸馏,得精品。

核桃是一种常见的富营养干果,其壳木质致密,是制备活性炭的好原料。将核桃壳粉碎过40目筛,加入3倍量的用盐酸调至pH值为1的25%的氯化铵溶液,充分搅拌浸渍,静置吸收5小时;再充分搅拌,复静置吸收5小时,至氯化铵溶液全部吸干。移入敞口平底炭化炉中密闭炭化,于400℃炭化3小时,隔半小时彻底搅拌一次,搅拌前将炉温降到100℃以下,搅拌后再升温密闭炭化,直至变成黑焦,表明炭化完成。出料冷却,用2倍量上述氯化铵溶液浸渍,充分搅拌,直至氯化铵溶液全部被吸收。

移入活化炉中于650℃活化70分钟。出料冷却,移入木桶内,加入等量的10%氯化铵溶液,充分搅洗;静置澄清,虹吸出清液,依次用5%、2.5%、1%氯化铵溶液搅洗;再用等量6摩尔/升的盐酸搅洗;滤取炭料入锅,加入等体积清水,煮沸洗涤几次,至洗液无氯离子。取出炭料,加热、搅拌、翻炒,弃去水分,烘干,研细,过120目筛,密封包装即得。制取本品1吨,需耗核桃壳3~4吨。

桐籽壳是我国南方盛产的油桐子实的壳,富含钾,可作为制取磷酸二氢钾的原料。先将壳晒干,用焖火烧成暗蓝色的块状壳灰,加入清水浸没;充分搅拌,静置浸泡24小时,每3小时搅拌一次,过滤;滤渣粉碎后,用等量清水搅浸2天,过滤。合并各次滤液,移于锅内煮沸,浓缩;加入总液量1%的活性炭,升温至沸,搅拌、浓缩,趁热过滤;将滤液继续浓缩,加入等量的已热至70℃~75℃的磷酸至pH值在3~4之间。用水浴加热至沸,浓缩至溶液变稠,有晶体析出;冷却,静置12小时,滤取晶体;母液再浓缩析晶。合并两次晶体,干燥,得成品,产率约3%。

十二、蛋壳的深加工

禽蛋壳(主要是鸡蛋壳)历来被当作废物扔弃。初步估计,北京每月仅各食品厂、蛋品加工厂扔弃的鸡蛋壳就有上百吨,不及时处理,会严重污染环境。而它的利用潜力却很大。蛋壳占整个鸡蛋重量的10%~12%,由壳上膜、壳下膜和壳体三部分组成。壳上膜又称胶质薄膜或外蛋壳膜,覆盖于蛋壳表面,由白色透明的胶质黏液干燥而成;壳下膜在蛋壳内层,由靠近壳体的蛋壳膜和靠近蛋清的蛋白膜组成。这两层膜都是由角质蛋白纤维交织成的网状结构。前者较粗糙,空隙大;后者较致密,细菌不易侵入。壳体为石灰质硬壳,位于壳上膜和壳下膜之间,其化学成分通常为:碳酸钙93%,碳酸镁1.0%,磷酸镁2.8%,有机物3.2%。实际上扔掉的蛋壳中还残留达蛋壳重量27%~31%的蛋清,用清水洗涤即可将它们分离。对蛋壳各部分分别进行处理,可制得许多有用物质。

蛋清液含水分85%~88%,蛋白质11%~13%,溶菌酶0.03%,另含其他少量的营养成分,主要从中提取酶和蛋白质。提取溶菌酶的办法如下:控制蛋清液浓度在30%~50%左右,用阳离子交换树脂吸附后,经分离、多级洗脱、超滤浓缩、脱盐、冷冻干燥,制得溶菌酶。其提取率可达0.25%~0.28%,酶活力平均为15000单位/毫克,最高达18000单位/毫克。溶菌酶有强消炎作用。可制成口服片,用于治疗慢性咽炎;制成滴眼剂,可治疗眼睑炎及其他炎症;可加入鲜牛奶中,制成近似人乳的牛奶(人乳中溶菌酶含量为牛奶中的60~70倍),强化抗病能力。溶菌酶在食品工业中可做包装膜的防腐剂,加在食品如香肠、肉类、糕点及饮料中做防腐保鲜剂,可延长保存期4~5倍。

将提取溶菌酶后的蛋清液调整到一定浓度后,可用酸或碱或酶法水解制成水解蛋白;用酶法将蛋清液经过滤、调pH值、搅拌预热、葡萄糖氧化酶处理、间隙加双氧水、升温调pH值、胰酶处理、过滤、烘干,可制成干蛋白片;将含蛋白质的溶液经喷雾干燥后可制成蛋白粉,等等。其中水解蛋白具有能直接营养人体的皮肤、毛发和加速新陈代谢的功能,有抗衰、防皱的特效,广泛用于洗发香波、染发剂和冷烫液中。

蛋壳壳体的主要成分是碳酸钙,可作为优质生理性钙源。将洗净的蛋壳晒干粉碎,用5%~10%的醋酸或其他酸浸泡,加热、过滤,滤液即为钙汁,可制成优良含钙调料。如事先未分离蛋清,则此调料中还含有溶菌酶、氨基酸等杀菌剂及营养素等成分,是婴幼儿及老年人的极佳补钙剂。而滤质即滤得的剩余渣质为蛋卵膜,包括蛋壳膜和蛋白膜。将其晾干、研细,所得粉末俗称凤凰衣,可入药,有润肺、止咳、止喘、开音、明目之效。也可加入凡士林或雪花膏内制成护肤霜,以消除皮肤斑点、保持皮肤光泽及治疗水火烫伤。还可将洗净的蛋壳在铁锅里温火烘黄、粉碎过筛,制成蛋壳粉。此粉装入胶囊即为成药,有止痛、解毒功能,对感冒、胃病及十二指肠溃疡、疮疖等有良好疗效。蛋壳粉内含有家禽生长发育所需营养成分,是优良的家禽钙质饲料添加剂。蛋壳粉与动物废血混合拌匀,阴干粉碎即成花卉和蔬菜育苗的优质肥料。蛋壳粉经高温煅烧后可做高档瓷器的辅助材料。据资料记载,我国早在宋朝就用蛋壳合成著名的“白色碎文釉”,煅烧温度为1250℃~1350℃,所得釉面呈均匀网络状。国外已用蛋壳粉合成了淡紫红色的色料,日本已用蛋壳制成了天然型不含任何有毒成分的防霉剂。

纺织废物别有用处

近30年来我国取得的巨大成就,对生活方式和废物成分都产生了影响,这在人们的衣着上体现得较明显。虽然我们的祖辈会通过缝补和修改最大限度地利用床单与服装,虽然勤俭节约是中华民族的优良传统,但目前少女的补丁衣衫已很少见了。更常见的是将已磨损的衣物扔进垃圾桶,还有的衣物只是由于款式过时而被丢弃。这类废物主要有两类:一类是成品服装和一些大件如地毯、床毯和被褥;另一类是衣物制造过程中产生的废料,如裁剪产生的边角料或碎布头、纺织车间的废纱线等。它们构成了一大类有机废物,并有特定的利用价值。

一、重复使用

纺织品废物的利用途径主要有重复使用、再生和转向等。首先是重复使用。虽然把仍然完好无损的衣服传给家庭成员这一习惯在发达国家不像从前那样常见,但在发展中国家仍很普遍。除在家庭范围内重复使用外,全社会的调剂更为广泛。航空公司、银行、大商场等,因其雇员统一着装而成为二手衣物的一大来源。当公司易名、制服改变或款式更新时,这些单位为确保安全或特定需要,往往要处理服装。在有些条件下,若能去掉所有标识特征,便可将这些衣物再销售。军队大规模服装改型时,也是这样。

除这些社会集团的衣物宜于集中再利用外,分布在民间的衣物也需要有组织地收集。流动收集者,有时称为“收破烂的”,目前在西方发达国家实际上已经消失,代之而起的是由专门的收购商提供更正规的收集服务,也有的由慈善机构经营此类业务。这些机构往往是非盈利的。他们利用志愿者的劳动力,挑选出较好的物料重新出售;或者先经洗涤、修补、熨烫,然后定期在跳蚤市场上以低价处理。伦敦、东京的旧货市场是很有名的。美国许多城市都在春、秋两季集中几天义卖,至于许多家庭每逢天气较好的周末处理旧货(多为纺织品),更是街头一景,吸引着各国留学生。主办者往往有奉献的心理,经营的旧货除衣物外还有各种生活用品如电视机、小提琴、照相器材等,通常质量尚好,价钱为原价的数十分之一甚至百分之一,有的只是象征性地收点钱。

二、再生

再生是纺织品废物利用的另一重要途径。没有重复利用价值的废旧服装与边角料的各种纤维可以拉开、梳理和重纺制成新的纱和布。二手纤维重纺与织布的典型工艺过程大致为:向商人、住户和纺织厂收购或从垃圾中分拣到破布;将它们按颜色分类,如有必要用手工分拣成40种标准色度;用机械或手工去掉纽扣和拉链(若用机械法处理,则它们不能重复利用);把布料“拉开”,即通过有尖刺的逆转辊筒进行拉伸,将破布撕成其成分纤维,称为再生毛(机器每小时可加工80千克破布);这些纤维用手工或机械法搀和,搀和物可以是100%的毛,也可以毛和人造纤维各50%;再将其通过一连串滚筒,使纤维松开、洗净和黏合,以产生连续的纤维线,称为梳棉;下一步是纺纱阶段,也就是把纤维抽出并插进一个捻纱器以纺成纱,将两股纱合捻而成更重、强度更高的纱;最后将纱绕存在纱锭上或织成布。

新布的质量视原料废布纺成纱的质量而定。质量次者可用来织易碎商品运输与贮存时的保护毯、保温材料,或作为门板、房顶和机动车辆行李箱的衬里以及床垫的内部填料。质量好一点的,可以加工成衣物。西方国家的一些不法商人常将这些质量不如用真正的棉、毛生产的式样很时髦的成品供应给经济不稳定的穷国,廉价倾销,使这些国家和地区变得依赖进口,而且种植棉花等作物的农民也找不到其产品的市场。解决这类矛盾的办法是,进口技术而不是进口产品,完善废物利用的各种途径和体系,禁止以次充好。

三、转向

没有进一步作为服装的价值又达不到再生要求的纺织品,转向使用是再利用的途径。例如,纺织废料做工业抹布就是一种主要用途。很多行业对擦拭材料有大量需求,尽管一些行业已改用纸巾,但在一些专项用途上,布的无绒吸收材料的功能是无法轻易取代的。用抹布的主要场所有:机动车身的制作间,用来擦净高度光泽的漆件;印刷厂,每改变一项印刷工序,都需要清洗印刷机上的油墨,以去掉前一种颜色的全部痕迹;建筑工地的混凝土搅拌机等设备在每天工作结束后都必须冲洗擦净;机械厂清除油脂;一些不用吸尘器的办公室,拖把也是不可少的。适合做抹布的纺织品既有天然纤维制品也有合成纤维制品,都必须有合理的吸收能力。通常收集的旧纺织品约有25%用于生产抹布。

纺织废物的利用与它的环境影响有关。如同大多数其他制造物品一样,纺织品也有本身的环境负担。例如,棉花生产所需的化肥与农药以及合成纤维所需的石油消耗,印染时的染料,洗涤衣服的用水和洗衣粉等,都属于环境影响。通过重复利用、再生和转向来延长纺织品的使用寿命,能减少大多数环境影响。此外,还有更深层次的研究。例如,英国的一家著名时装公司依斯普利佛(Esprif)在设计其服装系列时,着重考虑不会过时的经典款式,使服装经久耐用,最大限度地提高产品寿命,这样就可以减少化学品用量,节约水和能源。另外,使用白色和棕色绵羊所产的天然色毛,避用染料;用玻璃纽扣和珠子,寿命长久,这些都有利于纺织品废物的利用和更好地保护环境。

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