汉麻产业与低碳经济

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随着工业化能源消耗不断增加，全球的气候条件不断恶化，人们逐渐认识到地球大气层环境容量和化石能源利用的有限性，建立在清洁利用和开发低碳产品、低碳技术、低碳能源等，建立以低能耗、低污染为基础的低碳经济成为未来社会的基本走向，已经成为各国实施可持续发展的基本准则。作为世界及我国经济和社会领域近几年的热点，各学科许多著名专家学者正在从低碳经济的重要性、发展低碳经济的路径和策略、低碳技术研究、低碳经济和消费方式关系、低碳经济的制度建设研究、低碳金融及其平台研究、国外低碳经济现状全方位进行研究和论证，提出政策和制度安排、体系建设等宏观层面的一些基础性建议。但是，以一种资源、一类产业体系为母本，具体分析深入研究低碳经济属性的还非常少。以总后军需装备研究所为主导推进的汉麻材料研究和产业构建在最近几年获得了丰硕成果，初步形成了一个新兴的绿色产业，是一项利国、利军、利民的产业。汉麻材料（包括韧皮纤维和木质秆芯）具有突出的轻质多孔结构，因此汉麻纤维和汉麻秆芯可以制成极好的隔热材料，并可以广泛应用于建筑物围护结构，能起到较好的节能效果。汉麻秆芯磨碎后的超细粉体可用作高端化学防护材料，在解决传统PU等产品的技术难点的同时，减少了石油聚合物消耗，间接降低了能耗。汉麻木塑复合材料通过利用汉麻纺织纤维下脚料做增强材料，用汉麻秆芯粉做填充物制作高品质的木塑产品以及汽车内饰板。在军事后勤领域，汉麻显著的低碳效益在促进后勤装备资源节约、提高装备性能方面也大有可为，如汉麻纤维应用于军用被装生产加工过程中可以显著减少通过各类化学方法赋予军服所需的功能，减少化学污染物的排放和生产过程能耗，具有良好的绿色环保效益。

一、汉麻种植与林业碳汇

汉麻是一年生草本作物，适合在荒地、盐碱地种植生长，且不与良田争地。汉麻通常能长至3～5m，在生长过程中通过光合作用能大量吸收空气中的CO2，并释放氧气，具有明显的碳汇功能，对保护生物碳循环、改善土壤环境具有积极的促进作用，其综合利用具有显著的经济价值和生态价值。以西双版纳勐海县汉麻种植基地为例，汉麻在该州种植适宜范围广，纤维品质好，生产速度快，生长周期短，投工不多，劳动强度不高；2010年，该基地共种植汉麻2.5万亩，总产量达1400吨，实现种麻农民总收入1650万元，由于种植汉麻比种植旱稻、玉米等短期经济作物更能增加收入，当地农户种麻的积极性大大提高，为下一步发展汉麻产业奠定了良好的基础。在生态效益方面，汉麻植物对重金属镉具有很强的耐受力，当土壤中镉含量达到800mg/kg时，对汉麻的生长没有明显的影响。金属离子选择性地聚集于植物的根部，只有少部分被输送到茎、叶等部位。汉麻对溶液中的铬离子、铜离子、银离子、镉离子的单层吸附能力分别为367mg/g 、1157mg/g 、89mg/g 、140mg/g，因此，汉麻植物与汉麻纤维都是优秀的天然金属吸附剂，对水体和土壤起到了有效的自清洁作用。

由于气候环境及农间管理水平的差异性，汉麻作物产量不尽相同，其每平方米种植面积有效株数介于20～33株之间，平均重量约为5.23kg，每公顷生物量约为15t，含水率40%，汉麻植物碳密度经测算约为0.45，故每公顷汉麻作物固碳量约为6.75t，折合吸收二氧化碳约为24.75t。而对于棉花纤维，据2008年国家统计局关于《主要农产品单位面积产量》的统计数据显示，全国棉花单位面积产量约为1302kg/hm2；籽棉加工成皮棉的比例是10:3，即每10吨籽棉可加工出3吨皮棉，因而籽棉产量约为4340 kg/hm2；而根据中国农业机械化科学研究院生物质能工程技术研究中心对棉花秸秆产量的实验研究结果显示，棉秆产量约为5366kg/hm2，秸秆含水率约为38.1%，故棉秆干物质产量折算约为3321.55kg/hm2；因此，可推断我国棉花单位面积生物量值约为7661.55kg/hm2，每公顷固碳量约为3.83t，折合吸收二氧化碳量约为14.04t。可见，汉麻种植较棉花具有明显的固碳效益。

二、汉麻纤维与低碳纺织品

纺织服装是人类日常生活的重要物质基础，长久以来其生命周期所产生的碳排放量很少引起人们关注，但随着国家大力发展低碳经济、百姓低碳生活意识的不断强化，人们必将越来越关注自身衣装是否“低碳绿色、时尚环保”。我国纺织工业协会明确提出要加快行业“低碳”发展步伐，积极倡导绿色时尚文化和环保的消费观念，肩负起时展所赋予的社会责任。2011年3月，中国纺织工业协会公布了《纺织工业“十二五”科技进步纲要》，明确提出要“大力发展超仿真及各种功能性纤维，采用动物、植物、矿物、天然等生化原料，开发生物质纤维，提高纺织循环经济水平；重点解决天然纤维原料供给不足的矛盾，为纺织面料及制品的升级换代和可持续发展创造条件。”

汉麻纤维曾是人类最早用于纺织的天然纤维原料。但近百年来，随着棉花的广泛种植及合成纤维的兴起，汉麻种植和利用逐渐萎缩，渐渐淡出了人们的视野。近十年来，随着人们对纺织纤维消费需求的快速增长，而传统棉羊毛、蚕丝产量相对稳定且与粮田争地，合成纤维又受石油化工原料的限制，人们意识到现有纺织纤维原料生产不能再走“消耗资源、破坏环境”的不可持续道路，而必须走“可再生、可降解、可循环”的可持续发展道路，作为可再生资源的汉麻纤维研究与应用又重新被人们挖掘重视。汉麻纤维具有良好的吸湿透气性能、天然抑菌性能、抗紫外线性能、防静电性能、可生物降解性能，与棉、羊毛等天然纺织原料相比对提高纺织服装的卫生舒适性能具有明显优势。汉麻纤维在军队被装领域也具有极佳的应用前景，目前已研制出防水透湿雨衣面料、新式作训大衣外衣面料和新型士兵皮鞋革、核生化防护服等军用被装材料，形成了新型防水透湿系列材料及应用装备，显著提高了官兵训练被装防护效能。

三、汉麻纤维复合材料与汽车轻量化设计

复合材料是适应现代科学技术发展而涌现出的具有强大生命力的材料，已广泛应用于交通运输、建筑饰材、航空航天等领域，在结构减重、提高性能等方面具有重要作用。汉麻纤维作为环境材料具有许多突出的特点，如资源丰富、价格低廉、可降解、性价比高。利用汉麻纤维作为增强体，以热塑性树脂如聚丙烯（PP），聚乙烯（PE）、聚氯乙烯（PVC）、聚酰胺（PA）为基体制成的复合材料质轻高强、抗冲击性能优于玻璃纤维复合材料，且具有成型时间短、废料可回收利用等独特优点，在减轻车辆自重、降低制造成本、提高车辆抗撞击能力方面具有明显优势。例如，利用汉麻纤维/聚丙烯复合材料和玻璃纤维/聚丙烯复合材料进行汽车面板和隔热板制品生产，汉麻纤维/聚丙烯复合材料制成的两种样品质量分别较玻璃纤维/聚丙烯复合材料制成品减轻了26%和22%。而据测算，车辆自身质量每减少50kg，1L燃油行驶距离可增加2km；若自身质量减少10kg，燃油经济性可提高约5.5%。此外，汉麻纤维复合材料具有极佳的抗菌性能，用作车辆门板、行李箱侧围板的生产原料，能有效抑制车内细菌繁殖，对维护车内卫生具有积极意义。

四、汉麻籽生物柴油与清洁能源

生物柴油是一种可再生能源，具有易于生物降解，燃烧后污染物排放低、温室气体排放低等特点，生产和使用生物柴油对发展低碳经济、减少对石油等不可再生能源供给的需求、实现可持续发展具有积极作用。随着石油资源的日益枯竭和人们环保意识的增强，一些发达国家已经把生物柴油列为本国能源发展的重要战略目标。汉麻籽生物柴油脂肪酸组成主要为不饱和脂肪酸，不饱和脂肪酸含量高达90%左右，主要是碳数为18的单不饱和脂肪酸油酸和多不饱和脂肪酸亚油酸和亚麻酸，其中含两个不饱和键的亚油酸含量最多，致使制得的生物柴油安定性较石化柴油差，在存储和使用过程中极易受光、热、空气、水分等影响而发生氧化变质，使得燃料粘度、酸度、胶质、油泥等明显增加，易导致发动机过滤网堵塞、燃料喷射系统生成树脂及积炭、喷油嘴焦化、可移动部件卡死、发动机停转、不易启动、金属腐蚀加剧、燃料泄漏等，因此必须对其进行氧化安定性改性，提高其抗氧化能力。通过测试发现，经过抗氧化后的汉麻籽生物柴油，完全可以替代现用石化柴油的燃料，-17℃条件下使用BD20生物柴油，能正常点火、正常燃烧，其排烟效果和燃烧气味与石化柴油没有差异，但使用生物柴油更环保和节能。汉麻籽生物柴油燃烧热值与大豆油生物柴油相仿，燃烧生物柴油产生的二氧化碳与其原料生长过程中吸收的二氧化碳基本平衡，所以不会增加大气中碳的含量，而燃烧石化燃料所释放的二氧化碳需要几百万年才能再转变为石化能，故使用生物柴油能大大减少石化燃料的消耗，有效降低二氧化碳排放。