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

皮膠原[JiaoYuan]廢棄物利用意義凸顯

據四川大學制革清潔技術國家工程實驗室石碧院士介紹，自上世紀90年代以來，皮革[PiGe]工業(yè)日益面臨可持續(xù)發(fā)展的嚴峻挑戰(zhàn)，皮革[PiGe]廢棄物的資源化利用逐漸成為國內外共同關注的重要研究課題，回收與利用皮革[PiGe]廢棄物的經濟與社會意義日漸凸顯。

制革廢棄物大部分是皮邊角余料，其中80%以上是膠原[JiaoYuan]蛋白，不僅是豐富的蛋白質、氨基酸營養(yǎng)源，同時也是優(yōu)良的功能性生物高分子材料。因其特有的生物學特性，制革廢棄物在醫(yī)藥、食品、功能性保健品、化妝品、農業(yè)等多個領域具有廣闊的應用前景。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，減少對生態(tài)環(huán)境的破壞，同時也有利于皮革[PiGe]業(yè)的長遠發(fā)展。

開發(fā)功能材料潛力大

制革過程產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，成百上千個膠原[JiaoYuan]分子頭尾相聯、橫向組裝，形成皮膠原[JiaoYuan]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，為制備多種功能(文章來源環(huán)球聚氨酯網)材料奠定了基礎。

石碧院士領銜的課題組在該領域做了大量研究。他們發(fā)現，廣泛存在于許多中藥、植物飲料中的植物單寧，可能對人體健康產生負面影響，皮膠原[JiaoYuan]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-醛結合鞣反應，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“無機鞣制”原理，可用廢棄皮膠原[JiaoYuan]為載體制備負載金屬離子材料；皮膠原[JiaoYuan]纖維由膠原[JiaoYuan]分子高度有序地組裝而成，是制備無機功能材料的理想原料;利用廢棄皮膠原[JiaoYuan]制備的導電纖維材料，對雷達波有很強的吸收性能。

豐富多彩的制革科學原理，為利用廢棄皮膠原[JiaoYuan]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)學院完成的皮革[PiGe]固體廢棄物資源化利用關鍵技術項目，針對皮革[PiGe]含鉻與不含鉻廢棄物的處理、膠原[JiaoYuan]的纖維化與非纖維化利用，開發(fā)了新型皮革[PiGe]鞣劑、多功能皮革[PiGe]鞣劑、兩性碳酸鈣填料、膠原[JiaoYuan]蛋白面膜紙、絲狀皮革[PiGe]纖維等產品，拓展了膠原[JiaoYuan]纖維的應用范圍，有利于皮革[PiGe]清潔技術的實施，并推動皮革[PiGe]和造紙工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

借改性技術提升附加值

中國皮革[PiGe]和制鞋工業(yè)研究院教授丁志文表示，從皮革[PiGe]廢棄物中提取得到的膠原[JiaoYuan]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[JiaoYuan]蛋白結構的親水、保濕性能，提高皮革[PiGe]廢棄物的附加值。

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

目前，對膠原[JiaoYuan]蛋白的改性研究可以概括為三類，即交聯改性、對活性基團改性和引入聚合物改性，并將改性產物用作皮革[PiGe]鞣劑、填充劑、鉻鞣助劑、涂飾劑、復鞣劑等。譬如，聚氨酯具有良好的機械性能，耐腐蝕、耐屈撓、柔軟有彈性，用其對膠原[JiaoYuan]蛋白進行改性，可以改善膠原[JiaoYuan]蛋白材料硬脆和耐水性差的缺點;同時，利用膠原[JiaoYuan]材料的吸濕性能亦可改善聚氨酯自身透濕性差的缺點。