我國制革工業(yè)每年產(chǎn)生大量的廢棄皮膠原材料，作為一個(gè)高投入、低產(chǎn)出的傳統(tǒng)工業(yè)，制革業(yè)在其生產(chǎn)過程中，有30%的原料最終成為廢棄物。這些含鉻3%~5%的皮革廢棄物除少量被利用外，大部分都被丟棄，嚴(yán)重污染環(huán)境。近年來，我國每年產(chǎn)生約140萬噸的皮革廢棄物，在給環(huán)境造成污染的同時(shí)，其中的膠原蛋白和三氧化二鉻也大量流失，造成了生物質(zhì)資源的巨大浪費(fèi)，因此大力開發(fā)制革廢棄皮膠原的資源化利用技術(shù)意義重大。

皮膠原廢棄物利用意義凸顯

據(jù)四川大學(xué)制革清潔技術(shù)國家工程實(shí)驗(yàn)室石碧院士介紹，自上世紀(jì)90年代以來，皮革工業(yè)日益面臨可持續(xù)發(fā)展的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，皮革廢棄物的資源化利用逐漸成為國內(nèi)外共同關(guān)注的重要研究課題，回收與利用皮革廢棄物的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)意義日漸凸顯。

制革廢棄物大部分是皮邊角余料，其中80%以上是膠原蛋白，不僅是豐富的蛋白質(zhì)、氨基酸營養(yǎng)源，同時(shí)也是優(yōu)良的功能性生物高分子材料。因其特有的生物學(xué)特性，制革廢棄物在醫(yī)藥、食品、功能性保健品、化妝品、農(nóng)業(yè)等多個(gè)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。回收及充分利用這些固體廢棄物及廢舊革制品不僅可提供大量的工業(yè)新材料，減少對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞，同時(shí)也有利于皮革業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展。

開發(fā)功能材料潛力大

制革過程產(chǎn)生的大量廢棄皮屑在制備新型功能材料方面具有很大潛力，是寶貴的二次資源。石碧院士介紹，成百上千個(gè)膠原分子頭尾相聯(lián)、橫向組裝，形成皮膠原纖維——一種親水而不溶于水的天然高分子材料。這種材料含豐富的肽基、羧基、羥基、氨基等活性基團(tuán)，為制備多種功能材料奠定了基礎(chǔ)。

石碧院士領(lǐng)銜的課題組在該領(lǐng)域做了大量研究。他們發(fā)現(xiàn)，廣泛存在于許多中藥、植物飲料中的植物單寧，可能對(duì)人體健康產(chǎn)生負(fù)面影響，皮膠原材料用于植物單寧吸附效果明顯；從水體中脫除或回收重金屬有一定的難度，可以通過植物單寧-醛結(jié)合鞣反應(yīng)，得到去除或回收重金屬的固化單寧材料；利用制革中靈活多變的“無機(jī)鞣制”原理，可用廢棄皮膠原為載體制備負(fù)載金屬離子材料；皮膠原纖維由膠原分子高度有序地組裝而成，是制備無機(jī)功能材料的理想原料；利用廢棄皮膠原制備的導(dǎo)電纖維材料，對(duì)雷達(dá)波有很強(qiáng)的吸收性能。

豐富多彩的制革科學(xué)原理，為利用廢棄皮膠原創(chuàng)造新型功能材料提供了豐富的想象空間。山東輕工業(yè)學(xué)院完成的皮革固體廢棄物資源化利用關(guān)鍵技術(shù)項(xiàng)目，針對(duì)皮革含鉻與不含鉻廢棄物的處理、膠原的纖維化與非纖維化利用，開發(fā)了新型皮革鞣劑、多功能皮革鞣劑、兩性碳酸鈣填料、膠原蛋白面膜紙、絲狀皮革纖維等產(chǎn)品，拓展了膠原纖維的應(yīng)用范圍，有利于皮革清潔技術(shù)的實(shí)施，并推動(dòng)皮革和造紙工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

借改性技術(shù)提升附加值

中國皮革和制鞋工業(yè)研究院教授丁志文表示，從皮革廢棄物中提取得到的膠原蛋白由于衛(wèi)生性能方面的原因，很難用作高附加值的食品和化妝品原料，用作飼料原料也存在附加值比較低的問題，而用作工業(yè)原料則基本不存在上述問題，還可充分發(fā)揮膠原蛋白結(jié)構(gòu)的親水、保濕性能，提高皮革廢棄物的附加值。

不過，膠原蛋白雖然具有獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，但卻不能廣泛地直接用作工業(yè)原料。譬如，將其用作皮革成膜材料雖具有手感和透濕性好的優(yōu)點(diǎn)，但耐水性不好；將其用作皮革復(fù)鞣填充材料具有親和性好的優(yōu)點(diǎn)，但結(jié)合性能不好。因此，需要有針對(duì)性地對(duì)膠原蛋白進(jìn)行改性，有效規(guī)避膠原蛋白的自身缺點(diǎn)，以適應(yīng)各種工業(yè)用途對(duì)膠原蛋白的要求。

目前，對(duì)膠原蛋白的改性研究可以概括為三類，即交聯(lián)改性、對(duì)活性基團(tuán)改性和引入聚合物改性，并將改性產(chǎn)物用作皮革鞣劑、填充劑、鉻鞣助劑、涂飾劑、復(fù)鞣劑等。譬如，聚氨酯具有良好的機(jī)械性能，耐腐蝕、耐屈撓、柔軟有彈性，用其對(duì)膠原蛋白進(jìn)行改性，可以改善膠原蛋白材料硬脆和耐水性差的缺點(diǎn)；同時(shí)，利用膠原材料的吸濕性能亦可改善聚氨酯自身透濕性差的缺點(diǎn)。

來源： 中國化工報(bào)