استهلاك الطاقة في عملية إنتاج النسيج الحريري المقلد

1. إنتاج الألياف الاصطناعية واستهلاكها العالي في الطاقة
واحدة من المواد الخام الأكثر شيوعا ل نسيج الحرير المقلد هو الألياف الاصطناعية ، وخاصة البوليستر (البولي إيثيلين تيريفثاليت ، PET). تلعب ألياف البوليستر دورًا مهمًا في إنتاج النسيج العالمي وهي واحدة من أكثر المكونات شيوعًا في الأقمشة الحريرية المقلدة. يتطلب إنتاج ألياف البوليستر خطوات متعددة ، بما في ذلك البلمرة والذوبان والغزل والتمدد وغيرها من العمليات ، والتي تتطلب الكثير من الطاقة.

البلمرة: يبدأ إنتاج البوليستر بالتفاعل الكيميائي لمواد خام ، حمض تيريفثاليك (PTA) وإيثيلين جليكول (مثل) ، والذي يحدث عادة تحت درجة حرارة عالية وضغط. من أجل تحقيق درجة الحرارة المرتفعة المطلوبة للبلمر (حوالي 270 درجة مئوية إلى 280 درجة مئوية) ، يلزم وجود كمية كبيرة من إمدادات الطاقة ، وخاصة الفحم أو الغاز الطبيعي أو الكهرباء. يستهلك استهلاك الطاقة لهذا الرابط الجزء الأكبر من عملية الإنتاج بأكملها.

الذوبان والغزل: بعد تفاعل البلمرة ، يجب ذوبان راتنج البوليستر وتمتد إلى ألياف. تتطلب هذه العملية معدات ذوبان عالية الحرارة (عادة ما بين 250 درجة مئوية و 300 درجة مئوية) ، وتتطلب عملية التمدد طاقة كافية من خلال المعدات الميكانيكية ، والتي تستهلك الكثير من الطاقة. تعد معدات التدفئة ومعدات التبريد المستخدمة في عملية الغزل الذوبان أيضًا روابط رئيسية في استهلاك الطاقة.

ما بعد المعالجة والصباغة: بعد إنتاج ألياف البوليستر ، يجب أن يكون مصبوغًا وإنهاء. عادةً ما يتم استخدام الماء الساخن والبخار ذو درجة الحرارة العالية في عملية الصباغة ، والتي لا تستهلك الكثير من الطاقة الحرارية فحسب ، بل تستهلك أيضًا موارد المياه. صباغة النسيج هي عملية كثيفة الطاقة ، خاصةً لاستخدام الأصباغ المظلمة ، والتي تتطلب غالبًا درجات حرارة أعلى ووقت معالجة أطول.

لا يعد إنتاج الألياف الاصطناعية كثيفة الطاقة فحسب ، بل إن العديد من الخطوات مصحوبة حتماً بانبعاث ثاني أكسيد الكربون (CO₂) وغازات الدفيئة الأخرى ، والتي تعد أيضًا سببًا مهمًا لتغير المناخ العالمي. أصبح الاستهلاك العالي للطاقة لإنتاج ألياف البوليستر محور الاهتمام للعديد من المنظمات البيئية والوكالات التنظيمية.

2. استهلاك الطاقة في عملية إنتاج الألياف الطبيعية (مثل Rayon)
عادةً ما يستخدم Rayon ، وخاصة الألياف التي تنتجها غزل المذيبات (مثل Tencel Tencel) ، مواد طبيعية مثل لب الخشب ، لب الخيزران ، إلخ. على الرغم من أن طريقة الإنتاج هذه صديقة للبيئة أكثر من الألياف الاصطناعية ، إلا أنها لا تزال تواجه مشكلة استهلاك الطاقة.

معالجة اللب وانحلال الألياف: يتطلب إنتاج رايون أولاً معالجة اللب الخشبي في محلول السليلوز. تتطلب هذه العملية عادةً حل لب الخشب بواسطة المذيبات الكيميائية (مثل كلوريد النحاس والأمونيا وما إلى ذلك) ، والتي تستهلك الكثير من المواد الكيميائية والطاقة. يعد استخدام بخار الماء والطاقة الحرارية أمرًا ضروريًا أثناء عملية الذوبان ، خاصةً عندما يحتاج المحلول إلى تسخينه أو تبخيره في درجات حرارة عالية. على الرغم من أن استهلاك الطاقة في عملية غزل المذيبات أقل من استهلاك الألياف الاصطناعية ، إلا أن هذا الرابط لا يزال يتطلب دعمًا كبيرًا للحرارة.

الغزل والامتداد: على غرار ألياف البوليستر ، يجب أيضًا أن يتم نسج ألياف الحمراء عن طريق ذوبان أو غزل المذيبات. أثناء عملية الغزل ، تعتمد المعدات الميكانيكية والكهرباء عالية الكفاءة على إكمال تمديد الألياف وتشكيلها. تتطلب بعض طرق الإنتاج أيضًا معالجة أو تسخين في درجات الحرارة العالية لضمان قوة ومرونة الألياف ، مما يزيد من استهلاك الطاقة.

عملية ما بعد المعالجة: على غرار إنتاج الألياف الاصطناعية ، تستهلك Rayon أيضًا الكثير من الطاقة في عمليات ما بعد المعالجة مثل الصباغة والتشطيب والتشكيل. على الرغم من أن Rayon أكثر قابلية للتحلل من البوليستر ، إلا أن عملية الإنتاج لا تزال تستهلك الكثير من المياه والكهرباء والبخار ، وخاصة في مراحل الصباغة والغسيل اللاحقة.

3. التأثير البيئي لاستهلاك الطاقة
لا يؤثر استهلاك الطاقة العالي الناتج خلال عملية الإنتاج بشكل مباشر على تكلفة الإنتاج فحسب ، بل يؤثر أيضًا على آثار بيئية خطيرة. فيما يلي عدة مظاهر محددة:

انبعاثات غازات الدفيئة: سيؤدي استهلاك الطاقة المفرط ، خاصة عند استخدام الوقود الأحفوري (مثل الفحم والغاز الطبيعي) ، إلى إنتاج كمية كبيرة من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون ، مما يؤدي إلى تفاقم الاحتباس الحراري وتغير المناخ. تعد صناعة النسيج ثاني أكبر مصدر للانبعاثات الصناعية في العالم ، ويرجع ذلك أساسًا إلى كمية كبيرة من استهلاك الطاقة في عملية الإنتاج.

نفايات الموارد: يؤدي استهلاك الطاقة على نطاق واسع إلى حتما إلى نفايات الموارد ، وخاصة في بعض الروابط عالية الطاقة ، حيث يكون استخدام الطاقة غير فعال. قد يؤدي الاستهلاك المفرط للكهرباء والوقود إلى استنفاد الموارد ويضع الضغط على نظام إمداد الطاقة العالمي.

استهلاك موارد المياه وتلوثها: تتطلب عملية إنتاج العديد من الأقمشة الحريرية المقلدة كمية كبيرة من موارد المياه ، خاصة في مراحل الصباغة والغسيل وما بعد المعالجة. قد تؤثر نفايات الموارد المائية وتلوثها على البيئة المحلية ، وخاصة في المناطق ذات الموارد المائية الشحيحة.

4. حلول لتقليل استهلاك الطاقة
في مواجهة استهلاك الطاقة العالي في عملية إنتاج الأقمشة الحريرية المقلدة ، تبحث العديد من الشركات والمؤسسات الصناعية عن حلول أكثر ملاءمة للبيئة.

استخدم الطاقة المتجددة: تتحول المزيد والمزيد من مصانع النسيج إلى الطاقة المتجددة مثل الطاقة الشمسية وطاقة الرياح لاستبدال الوقود الأحفوري التقليدي. هذا لا يقلل من انبعاثات الكربون فحسب ، بل يقلل أيضًا من تكاليف الطاقة ويحسن الاستدامة على المدى الطويل.

تحسين كفاءة الطاقة: من خلال تحسين عمليات الإنتاج واعتماد المعدات والتقنيات المتقدمة ، يمكن تقليل استهلاك الطاقة بشكل كبير. استخدام أنظمة استرداد حرارة النفايات وإدارة استخدام الطاقة بدقة لتقليل استهلاك الطاقة غير الفعال في عملية الإنتاج.

نموذج الاقتصاد الدائري: تعزيز استخدام تكنولوجيا إعادة تدوير الألياف والألياف المعاد تدويرها. يمكن للبوليستر المنتج من المواد المعاد تدويره (مثل RPET) تقليل الطلب بشكل كبير على مواد جديدة ، وبالتالي تقليل استهلاك الطاقة في عملية الإنتاج .