استهلاك الطاقة في عملية إنتاج أقمشة الحرير المقلد

1. إنتاج الألياف الصناعية واستهلاكها العالي للطاقة
واحدة من المواد الخام الأكثر شيوعا ل نسيج الحرير المقلد هي ألياف صناعية، وخاصة البوليستر (البولي إيثيلين تيريفثاليت، PET). تلعب ألياف البوليستر دورًا مهمًا في إنتاج المنسوجات العالمية وهي أحد المكونات الأكثر شيوعًا في الأقمشة الحريرية المقلدة. يتطلب إنتاج ألياف البوليستر خطوات متعددة، بما في ذلك البلمرة والصهر والغزل والتمدد وغيرها من العمليات التي تتطلب الكثير من الطاقة.

البلمرة: يبدأ إنتاج البوليستر بالتفاعل الكيميائي لمادتين خامتين، حمض التريفثاليك (PTA) وجلايكول الإيثيلين (EG)، والذي يحدث عادة تحت درجة حرارة وضغط مرتفعين. من أجل تحقيق درجة الحرارة العالية المطلوبة للبلمرة (حوالي 270 درجة مئوية إلى 280 درجة مئوية)، مطلوب كمية كبيرة من إمدادات الطاقة، وخاصة الفحم والغاز الطبيعي أو الكهرباء. يمثل استهلاك الطاقة لهذا الرابط الجزء الأكبر من عملية الإنتاج بأكملها.

الذوبان والغزل: بعد تفاعل البلمرة، يحتاج راتينج البوليستر إلى الذوبان وتمديده إلى ألياف. تتطلب هذه العملية معدات صهر ذات درجة حرارة عالية (عادة ما بين 250 درجة مئوية و300 درجة مئوية)، وتتطلب عملية التمدد طاقة كافية من خلال المعدات الميكانيكية، والتي تستهلك أيضًا الكثير من الطاقة. تعد معدات التدفئة ومعدات التبريد المستخدمة في عملية الغزل المصهور أيضًا من الروابط الرئيسية في استهلاك الطاقة.

مرحلة ما بعد المعالجة والصباغة: بعد إنتاج ألياف البوليستر، يجب صبغها وإنهائها. عادة 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. تعتبر صبغ المنسوجات عملية كثيفة الاستهلاك للطاقة، خاصة عند استخدام الأصباغ الداكنة، والتي غالبًا ما تتطلب درجات حرارة أعلى ووقت معالجة أطول.

إن إنتاج الألياف الاصطناعية لا يستهلك الكثير من الطاقة فحسب، بل إن العديد من الخطوات تكون مصحوبة حتمًا بانبعاث ثاني أكسيد الكربون وغيره من الغازات الدفيئة، والتي تعد أيضًا سببًا مهمًا لتغير المناخ العالمي. أصبح الاستهلاك العالي للطاقة لإنتاج ألياف البوليستر محط اهتمام العديد من المنظمات البيئية والهيئات التنظيمية.

2. استهلاك الطاقة في عملية إنتاج الألياف الطبيعية (مثل الرايون)
يستخدم الرايون، وخاصة الألياف التي يتم إنتاجها عن طريق الغزل بالمذيبات (مثل Tencel Tencel)، عادة مواد طبيعية مثل لب الخشب ولب الخيزران وما إلى ذلك كمواد خام. وعلى الرغم من أن طريقة الإنتاج هذه صديقة للبيئة أكثر من الألياف الاصطناعية، إلا أنها لا تزال تواجه مشكلة استهلاك الطاقة.

معالجة اللب وإذابة الألياف: يتطلب إنتاج الحرير الصناعي أولاً معالجة لب الخشب وتحويله إلى محلول السليلوز. تتطلب هذه العملية عادةً إذابة لب الخشب بواسطة المذيبات الكيميائية (مثل كلوريد النحاس والأمونيا وغيرها)، مما يستهلك الكثير من المواد الكيميائية والطاقة. يعد استخدام بخار الماء والطاقة الحرارية أمرًا ضروريًا أثناء عملية الذوبان، خاصة عندما يحتاج المحلول إلى التسخين أو التبخر عند درجات حرارة عالية. على الرغم من أن استهلاك الطاقة في عملية غزل المذيبات أقل من استهلاك الألياف الاصطناعية، إلا أن هذا الارتباط لا يزال يتطلب قدرًا كبيرًا من الطاقة والدعم الحراري.

الغزل والتمدد: كما هو الحال مع ألياف البوليستر، تحتاج ألياف الحرير الصناعي أيضًا إلى الغزل عن طريق الذوبان أو المذيبات. أثناء عملية الغزل، يتم الاعتماد على معدات ميكانيكية وكهرباء عالية الكفاءة لإكمال عملية تمديد وتشكيل الألياف. تتطلب بعض طرق الإنتاج أيضًا معالجة أو تسخين بدرجة حرارة عالية لضمان قوة ومرونة الألياف، مما يزيد من استهلاك الطاقة.

عملية ما بعد المعالجة: على غرار إنتاج الألياف الاصطناعية، يستهلك الحرير الصناعي أيضًا الكثير من الطاقة في عمليات ما بعد المعالجة مثل الصباغة والتشطيب والتشكيل. على الرغم من أن الحرير الصناعي أكثر قابلية للتحلل من البوليستر، إلا أن عملية إنتاجه لا تزال تستهلك الكثير من الماء والكهرباء والبخار، خاصة في مراحل الصباغة والغسيل اللاحقة.

3. الأثر البيئي لاستهلاك الطاقة
إن الاستهلاك العالي للطاقة المتولدة أثناء عملية الإنتاج لا يؤثر بشكل مباشر على تكلفة الإنتاج فحسب، بل له أيضًا تأثيرات بيئية خطيرة. فيما يلي عدة مظاهر محددة:

انبعاثات الغازات الدفيئة: الاستهلاك المفرط للطاقة، وخاصة عند استخدام الوقود الأحفوري (مثل الفحم والغاز الطبيعي)، سوف ينتج كمية كبيرة من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون، مما يؤدي إلى تفاقم ظاهرة الاحتباس الحراري وتغير المناخ. تعد صناعة النسيج ثاني أكبر مصدر للانبعاثات الصناعية في العالم، ويرجع ذلك أساسًا إلى الكمية الكبيرة من استهلاك الطاقة في عملية الإنتاج.

هدر الموارد: يؤدي استهلاك الطاقة على نطاق واسع حتماً إلى هدر الموارد، خاصة في بعض الوصلات ذات الاستهلاك العالي للطاقة، حيث يكون استخدام الطاقة غير فعال. قد يؤدي الاستهلاك المفرط للكهرباء والوقود إلى استنزاف الموارد والضغط على نظام إمدادات الطاقة العالمي.

استهلاك الموارد المائية والتلوث: تتطلب عملية إنتاج العديد من الأقمشة الحريرية المقلدة كمية كبيرة من الموارد المائية، خاصة في مراحل الصباغة والغسيل وما بعد المعالجة. قد يؤدي هدر الموارد المائية وتلوثها إلى إرهاق البيئة المحلية، خاصة في المناطق ذات الموارد المائية الشحيحة.

4. حلول لتقليل استهلاك الطاقة
في مواجهة الاستهلاك العالي للطاقة في عملية إنتاج الأقمشة الحريرية المقلدة، تبحث العديد من الشركات والمنظمات الصناعية عن حلول أكثر صداقة للبيئة.

استخدام الطاقة المتجددة: يتجه المزيد والمزيد من مصانع النسيج إلى الطاقة المتجددة مثل الطاقة الشمسية وطاقة الرياح لتحل محل الوقود الأحفوري التقليدي. وهذا 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. استخدم أنظمة استعادة الحرارة المهدرة 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 مواد معاد تدويرها (مثل rPET) أن يقلل بشكل كبير من الطلب على المواد الجديدة، وبالتالي تقليل استهلاك الطاقة في عملية الإنتاج.