我國制革工業(yè)每年產(chǎn)生大量的廢棄皮膠原[JiaoYuan]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[PiGe]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[PiGe]廢棄物，在給環(huán)境造成污染的同時(shí)，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(zhì)資源的巨大浪費(fèi)，因此大力開發(fā)制革廢棄皮膠原[JiaoYuan]的資源化利用技術(shù)意義重大。

皮膠原[JiaoYuan]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[PiGe]工業(yè)日益面臨可持續(xù)發(fā)展的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，皮革[PiGe]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[PiGe]廢棄物的經(jīng)濟(jì)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(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?；厥占俺浞掷眠@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(shí)也有利于皮革[PiGe]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[JiaoYuan]分子頭尾相聯(lián)、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(tuán)，為制備多種功能(文章來源環(huán)球聚氨酯網(wǎng))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，可能對人體健康產(chǎn)生負(fù)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(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[JiaoYuan]為載體制備負(fù)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(jī)功能材料的理想原料;利用廢棄皮膠原[JiaoYuan]制備的導(dǎo)電纖維材料，對雷達(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[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(xué)院完成的皮革[PiGe]固體廢棄物資源化利用關(guān)鍵技術(shù)項(xiàng)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(chǎn)品，拓展了膠原[JiaoYuan]纖維的應(yīng)用范圍，有利于皮革[PiGe]清潔技術(shù)的實(shí)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(shù)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(jié)構(gòu)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(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[PiGe]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[PiGe]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，需要有針對性地對膠原[JiaoYuan]蛋白進(jìn)行改性，有效規(guī)避膠原[JiaoYuan]蛋白的自身缺點(diǎn)，以適應(yīng)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(lián)改性、對活性基團(tuán)改性和引入聚合物改性，并將改性產(chǎn)物用作皮革[PiGe]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，用其對膠原[JiaoYuan]蛋白進(jìn)行改性，可以改善膠原[JiaoYuan]蛋白材料硬脆和耐水性差的缺點(diǎn);同時(shí)，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(diǎn)。