纺织酶研发背景

　　1.产业现状简介

　　纺织工业是我国国民经济的传统支柱产业和重要的民生产业，在我国国民经济中具有重要地位。但纺织印染工业目前仍以化学工艺为主，生产过程高能耗、高物耗、高排污、高水耗。年均耗水量达100亿吨，据国民行业第二位，污水排放量则占全国工业排放量12%，其中，退浆精练废水占纺织废水总量20%左右，但排放污染物能占到纺织污染物排放总量的一半，是环境污染的主要源头。

　　将生物酶及酶法工艺应用于纺织工业不仅可以大幅降低污染物排放，还可减少能源消耗、保证织物强度、提高染色效果。早在上世纪70年代淀粉酶即开始应用于织物前处理退浆，在当时取得了较好的效果并一度获得较大范围推广，近年来更多酶制剂获得应用，例如果胶酶、木聚糖酶用于去除棉织物表面杂质，纤维素酶用于棉织物抛光、整理，过氧化氢酶用于氧漂除氧，漆酶用于织物染后水洗等等。2016年我国规模以上企业印染织物年产量超过500亿米，纺织酶潜在市场规模约为30亿元。但目前纺织酶市场规模只有不到潜在规模的百分之一，近年来纺织酶市场发展仍然非常缓慢，原因主要有以下几点：

　　(1)纺织酶应用效果限制

　　随着织物种类的不断发展，浆料种类也从淀粉为主逐渐发展成为淀粉衍生物、PVA、CMC、硅油、丙烯酸等以及它们的混合浆料，沿用了数十年的淀粉酶退浆效果大打折扣，本应起到产业升级作用的生物酶反而被纺织行业“淘汰”。同时，企业对于效率的追求使得处理工序不断缩短，助剂用量不断加大，处理条件对于生物酶越来越苛刻，酶制剂利用现有碱法工艺和设备效果无法充分发挥。纺织酶配套工艺的缺乏造成在推广过程中始终无法实现酶法工艺对于碱法工艺的完全替代，几乎所有使用酶制剂的印染企业只是将其作为碱法工艺的补充，用于少量要求低、处理简单的织物品种，没有形成示范和替代作用。因此，纺织酶性能的不足以及配套酶法工艺的缺乏是造成纺织酶应用效果差的主要原因，应用效果问题又是限制纺织酶在企业推广应用的根本原因。

　　(2)纺织酶应用成本限制

　　目前普通纺织酶在染前处理环节主要替代碱和精练剂起到退浆和精练作用，但成本更高，同时由于碱本身具有助漂作用，在后续氧漂工序中，酶法反而需要添加更多的双氧水和助剂才能达到碱法同样效果。以普通2016纯棉布为例，万米坯布退浆精练氧漂使用酶法工艺的物料总成本约为每万米1800-2200元，使用传统碱法处理工艺每万米1200-1600元。应用成本问题是限制纺织酶在企业推广应用的直接原因。

　　(3)行业认可度需要提高

　　由于碱法退练工艺百余年来牢牢占据着染前处理工序，几乎全部的印染厂操作工、技术员、工程师乃至行业内专家对于酶法工艺缺乏足够了解，对于碱法工艺拥有强大思维惯性。通过我们前期交流，几乎全部从业人员都知道酶制剂可以应用于纺织印染，但大多数分不清市场上所谓“化学纺织酶”和“生物纺织酶”，对于酶法工艺持开放态度的行业内技术人员只占较少部分，其中应用过酶法工艺的更是凤毛麟角，这其中对酶特性和能力有误区和错误理解的也不在少数。在我们推广和中试过程中，常常发生技术人员简单照搬化学碱法工艺导致酶制剂失活不能发挥作用的情况。行业认可度的提高和从业技术人员的培训需要较长一个的过程。

　　2.行业新形势

　　数年之前，纺织印染企业最为关注的是成本问题，由于酶法工艺的物料成本略高于碱法工艺，纺织印染企业没有应用酶法工艺的动力，酶制剂企业也没有全力开发纺织酶的动力。但近年来国家对水体和大气污染的整治力度空前，仅在2016年，全国有160多家规模以上纺织印染企业由于污染问题被关闭。例如前期我们进行试验和交流的天纺国印2016年因COD排放不达标关停，青岛即发集团因污染排放问题而停产改造升级。国务院办公厅发布“纺织工业调整和振兴规划”中要求：全行业实现单位增加值能耗年均降低5%、水耗年均降低7%、废水排放量年均降低7%。国家层面产业环境的改变已成为当前推动纺织酶发展和应用推广的最强力量。

　　面对环保要求不断趋紧和劳动力成本的不断提高，部分纺织企业已外迁至东南亚乃至北非，但纺织工业关系到国民经济方方面面，直接影响全国人的日常生活，不可能全部依赖于进口，业内也存在外迁不能解决根本问题，关键还是要改变自己的共识。劳动力成本可以通过提升自动化水平实现，这在部分印染企业(如青岛即发)已经顺利实施，污染物排放问题就成为阻碍纺织印染产业化升级的最后一道难关。

　　迫在眉睫的产业变革对纺织酶提出了新的要求。

　　天津中科明汐纺织酶介绍

　　目前主要包括退浆酶、精练酶、除氧酶、抛光酶，以及配套的冷堆、长车、卷染酶法工艺。

　　天津中科明汐纺织酶开发历程

　　在开发过程中，有两种观点最具有代表性。

　　一种观点较为保守，主要以印染行业内专家为代表，很多人将纺织酶应用效果差归结于生物酶本身的限制，保守的认为生物酶及酶法工艺根本不能解决纺织印染工业中的问题，无法实现对传统碱法工艺的替代。生物技术应用于纺织工业只能是解决污染废弃物处理等后端问题。

　　另一种观点较为激进，以部分生物领域专家为代表，认为纺织酶之所以应用效果差主要是由于目前印染设备以碱法工艺为基础，不能最大限度发挥生物酶效果，生物酶可以解决纺织印染工业中大多数问题，但需要设计和使用专门的酶法工艺设备。

　　第一种观点否定了技术的进步，第二种观点脱离了印染行业的客观情况。
 

　　我所纺织酶的开发立足于印染企业现有设备，最大限度提高酶制剂对设备的适用性和对环境的适应性，在酶的选择方面也尽可能满足设备条件现状，以实际应用效果代替理论效果作为评价指标，以保证效率高、成本低、适应强、效果好为基本目标，将保守和激进两种观点作为前车之鉴，尽管开发经历了多次曲折，但最终走出了自己的道路。

　　例如：浆料中PVA的生物降解是一个耗能和漫长的过程，需要多种酶的共同作用，无法在印染厂染前处理工序设备中实现，保守观点即认为酶制剂无法代替碱液退除PVA浆料，而激进观点则认为需要设计使用能够对织物长时间温和作用的设备，同时设计多酶复合体系，方能退掉PVA。我们另辟蹊径，通过开发能够降低PVA织物表面吸附性的酶制剂，作用于PVA浆料局部，使其容易从织物表面洗脱，从而实现PVA浆料的彻底清除，经过在多家企业试用，实际应用效果非常突出。

　　又例如：印染厂长期使用的印染长车中含碱高(pH>12)，即使激进的观点也认为淀粉酶等酶制剂难以适用于如此苛刻的条件。我们经过多次试验，选择了一种特殊的保护剂添加在酶制剂使用，使得在退浆精练过程中酶活不降低的同时保证不引入对氧漂有破坏作用的金属离子，而且几乎不增加制剂成本。

　　正是通过不断解决无数个类似以上实例中遇到的实际生产过程中的问题，纺织酶才最终超越市场同类产品，并实现了在酶制剂和酶法工艺方面的突破。
 

　　目前纺织酶已在天纺集团、河北宁纺集团、滨州三元家纺、宁波维科精华、无锡前洲伟达、无锡碧海、江苏海安、诸城义昌、临沂芙蓉家纺、福建石狮印染等多家企业进行过中试规模以上试验，利用开发的现阶段成熟酶制剂和工艺共计完成200万米以上纯棉，300万米以上涤棉，20万米以上尼龙，3万米凯夫拉以及数万米其他毛棉织物的酶法染前处理，应用效果突出，节能减排成果显著，并在部分企业实现了酶法工艺对于碱法工艺的全替代。目前仍在其中数家企业进行试生产应用，每月用酶量数百公斤。

　　同时，我们于2016年7月在河北宁纺集团召开了关于酶法纺织工艺新闻发布会，于2016年10月在浙江绍兴召开了酶法纺织工艺推介会，借此希望逐步推动酶法工艺的应用和扩大在行业内的影响。

　　随着国家对于纺织印染行业节能减排治理的深入，能够替代传统高污染、高消耗碱法工艺的酶法工艺及配套纺织酶必将成为市场的热点，而我所纺织酶对比市场同类产品拥有较大优势，市场潜力巨大。