皮革废弃物 ：借功能材料获新生

　　我国制革工业每年产生大量的废弃皮胶原材料，作为一个高投入、低产出的传统工业，制革业在其生产过程中，有30%的原料最终成为废弃物。这些含铬3%~5%的皮革废弃物除少量被利用外，大部分都被丢弃，严重污染环境。近年来，我国每年产生约140万吨的皮革废弃物，在给环境造成污染的同时，其中的胶原蛋白和三氧化二铬也大量流失，造成了生物质资源的巨大浪费，因此大力开发制革废弃皮胶原的资源化利用技术意义重大。

　　皮胶原废弃物利用意义凸显

　　据四川大学制革清洁技术国家工程实验室石碧院士介绍，自上世纪90年代以来，皮革工业日益面临可持续发展的严峻挑战，皮革废弃物的资源化利用逐渐成为国内外共同关注的重要研究课题，回收与利用皮革废弃物的经济与社会意义日渐凸显。

　　制革废弃物大部分是皮边角余料，其中80%以上是胶原蛋白，不仅是丰富的蛋白质、氨基酸营养源，同时也是优良的功能性生物高分子材料。因其特有的生物学特性，制革废弃物在医药、食品、功能性保健品、化妆品、农业等多个领域具有广阔的应用前景。回收及充分利用这些固体废弃物及废旧革制品不仅可提供大量的工业新材料，减少对生态环境的破坏，同时也有利于皮革业的长远发展。

　　开发功能材料潜力大

　　制革过程产生的大量废弃皮屑在制备新型功能材料方面具有很大潜力，是宝贵的二次资源。石碧院士介绍，成百上千个胶原分子头尾相联、横向组装，形成皮胶原纤维——一种亲水而不溶于水的天然高分子材料。这种材料含丰富的肽基、羧基、羟基、氨基等活性基团，为制备多种功能材料奠定了基础。

　　石碧院士领衔的课题组在该领域做了大量研究。他们发现，广泛存在于许多中药、植物饮料中的植物单宁，可能对人体健康产生负面影响，皮胶原材料用于植物单宁吸附效果明显;从水体中脱除或回收重金属有一定的难度，可以通过植物单宁-醛结合鞣反应，得到去除或回收重金属的固化单宁材料;利用制革中灵活多变的“无机鞣制”原理，可用废弃皮胶原为载体制备负载金属离子材料;皮胶原纤维由胶原分子高度有序地组装而成，是制备无机功能材料的理想原料;利用废弃皮胶原制备的导电纤维材料，对雷达波有很强的吸收性能。

　　丰富多彩的制革科学原理，为利用废弃皮胶原创造新型功能材料提供了丰富的想象空间。山东轻工业学院完成的皮革固体废弃物资源化利用关键技术项目，针对皮革含铬与不含铬废弃物的处理、胶原的纤维化与非纤维化利用，开发了新型皮革鞣剂、多功能皮革鞣剂、两性碳酸钙填料、胶原蛋白面膜纸、丝状皮革纤维等产品，拓展了胶原纤维的应用范围，有利于皮革清洁技术的实施，并推动皮革和造纸工业的可持续发展。

　　借改性技术提升附加值

　　中国皮革和制鞋工业研究院教授丁志文表示，从皮革废弃物中提取得到的胶原蛋白由于卫生性能方面的原因，很难用作高附加值的食品和化妆品原料，用作饲料原料也存在附加值比较低的问题，而用作工业原料则基本不存在上述问题，还可充分发挥胶原蛋白结构的亲水、保湿性能，提高皮革废弃物的附加值。

　　不过，胶原蛋白虽然具有独特优点，但却不能广泛地直接用作工业原料。譬如，将其用作皮革成膜材料虽具有手感和透湿性好的优点，但耐水性不好;将其用作皮革复鞣填充材料具有亲和性好的优点，但结合性能不好。因此，需要有针对性地对胶原蛋白进行改性，有效规避胶原蛋白的自身缺点，以适应各种工业用途对胶原蛋白的要求。

　　目前，对胶原蛋白的改性研究可以概括为三类，即交联改性、对活性基团改性和引入聚合物改性，并将改性产物用作皮革鞣剂、填充剂、铬鞣助剂、涂饰剂、复鞣剂等。譬如，聚氨酯具有良好的机械性能，耐腐蚀、耐屈挠、柔软有弹性，用其对胶原蛋白进行改性，可以改善胶原蛋白材料硬脆和耐水性差的缺点;同时，利用胶原材料的吸湿性能亦可改善聚氨酯自身透湿性差的缺点。