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樂象永續科技:用生物基染料提供可持續色彩

王琪、劉耿
2023年02月28日12:43 | 來源:人民網-上海頻道
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一、企業簡介

樂象永續科技(杭州)有限公司是一家對大自然色彩做分子編輯的可持續色彩生產公司,用獨特的生物基色素分子合成修飾技術,發明出一款不掉色、零污染、零碳排的生物基染料。該產品的最大特點,是通過循環的無污物系統,從有機廢物中提取天然染料,促進自然資源的永續利用和生態環境保護,既解決了傳統的植物染料色彩暗沉、顏色少、色深度不夠等問題,在性能上可與化學染料相媲美,同時,又具備植物染料的環保特質。

樂象經營內容包括:1.生態染料生產(生態染料指印染過程及印染產品均符合生態要求的染料,樂象首創不掉色、零污染、零碳排的生物基染料);2.生態印染解決方案(綠色印染技術、生產污染100%循環利用技術、印染廢棄物綠色處理技術);3.農業資源再生技術,染料生產過程中產生的唯一固體廢棄物可以轉化為蚯蚓的食物,用于碳貯存和土壤修復。

二、問題的提出

染料是指自身帶有顏色,并能以分子狀態或分散狀態使纖維和其他物質獲得鮮明和牢固色澤的化合物。染料按來源可分成天然染料及合成染料,現在使用的染料基本都是人工合成的。

合成染料產業鏈上游主要覆蓋石油化工、煤化工及無機化工行業,通過石油成分分離工藝為染料的合成提供苯、芳烴衍生物以及活性基團等原料;通過煤焦化工藝提供重要原料煤焦油;染料的合成還需要純堿、硝酸、反應氣體等無機原料。石油化學基的著色劑,引發各種問題:

1.全球石油的蘊藏即將在50年內耗光,必須盡快尋找可持續的替代資源。

2.使用石油化學制品將增加大氣中CO2的循環總量,加劇地球氣溫上升;據估算這部分占新增CO2排放的45%。

3.過去印染造成的環境污染觸目驚心,現在也得付出高昂的治理成本;化學染料的致敏性、致癌性也被證實,消費者渴望安全健康的染料。

人們逐漸意識到合成染料的危害,對高效生產所帶來的負面效應開始了深刻的反思。天然染料重新受到重視。天然染料根據來源主要包括植物染料、動物染料和微生物染料。與合成染料相比,天然染料無毒、易降解,因此更具有可持續性。尤其植物染料在很多品牌公司中加大研發。從國內外的發展狀況分析來看,植物染色的市場定位目前大多數是以家庭為單位或者小面積純手工制作的高級定制工作室。首先,價格昂貴、成本過高是最主要的問題。收集天然的植物染料耗時耗力,制作過程中工時多;其次,很多植物的色素非常容易分解和氧化,如色牢度、耐光、耐洗滌等指標都遜色于合成染料;再者,植物染色產品主要受小眾消費者的喜愛,所以在市場化和推廣上都是問題。

生物基染料兼具天然染料的環保特性及合成染料的優良性能,成為目前最被看好的規?;娲彤a品的方法。生物基材料指來源于自然生物質的材料,包括利用生物質為原料或(和)經由生物制造得到的材料。生物基材料來源于可再生資源,具有減碳、可持續等多種優點。隨著碳中和概念的提出,生物基材料,乃至生物基可降解材料,憑借其良好的環保特性而受到人們的廣泛關注。

世界上大部分國家和地區正慢慢將經濟發展的中心從依賴化石能源轉變為以生物質能源為主的可持續發展。目前中國染料產量已經占據全球總產量的70%以上。中國不僅僅是染料的生產大國,也是全球最大的染料消費國和需求國,消費量占全球的55%,居于全球之首。隨著我國環境執法力度加大,印染行業在2012年后迎來供給側改革,加速印染行業內落后產能出清,許多小型染料生產廠商退出市場。目前,國內的染料生產雖經技術改造,工藝技術有所提高,但是大多仍以粗放型、敞開式、間歇式和勞動力密集型方式作業,對環保、安全方面的應急處理能力較差。2021年以來,中國及世界主要發達國家陸續公布了“生物基路線圖”明確制定了時間節點及進程,上升到國家戰略優先層級,發展生物基材料替代石油化學基材料。

三、做法與經過

樂象的兩位創始人劉媛媛和謝義鴻是一對夫妻,創辦樂象之前20余年,一直在經營謝義鴻父母傳下來的童鞋廠。工廠產品能力過硬,為包括迪士尼等多家國際大牌客戶打版做生產代工。他們在有了自己的孩子之后,切身體會到嬰童產品安全性的重要。從2014年開始,他們決定致力于解決紡織印染帶來的環境污染問題及產品安全問題。

樂象雖然規模不大,但卻擁有跨學科多領域團員并堅持持續研發。創始人兼CEO劉媛媛曾有過多年生產管理經驗,帶領逾150人團隊扭虧為盈;聯合創始人兼CTO謝義鴻有一顆發明家的心,法律專業出身卻熱愛研發。他們雖然沒有相關專業背景,但在多年的經營中通過不斷地研究和學習,掌握了童鞋面料印染包括各種面料的染色、印刷、轉印及其他不同工藝。臺灣成功大學化學系教授黃福永、臺灣東海大學環境科學系陳峙霖也愿意為產品提供技術背書。

中國傳統的植物染料符合環保、無害、可持續等方面的要求,但與合成染料相比,存在兩方面的不足:一是植物染料的成品色彩柔和暗淡而不鮮艷明亮,不能滿足消費者對豐富色彩的追求;二是植物染料的工藝存在褪色、掉色的局限性。因為天然色素在對面料染色時分子化學鍵結合力太弱,所以一洗就掉;目前工藝一般用重金屬離子作為媒染劑,但結合力仍然不夠。而化學染料之所以色牢度好是因為化學染料的分子活性基團與面料的結合力強。謝義鴻通過獨特的技術改變和修飾天然植物色素、生物合成色素以及動物蛋白色素的分子結構,研發出了世界首款不會掉色且沒有污染和碳排放的生物基染料。

這種生物基色素分子合成修飾技術解決了長久以來存在于植物染與化學染中間的問題,實為一種環保與效用兩全的方法。首先,它的原材料全部來自于自然資源,是生物質材料,例如:農林廢棄物、秸稈、咖啡渣等等,因此它可分解、可降解,而且是碳中性的,生產過程中沒有廢水排放,不增加大氣CO2循環總量。而且在加工過程中剩下的任何東西都把它變成土壤改良劑,將資源再回歸土壤,有益于原材料的種植,最終實現“零排放”,還達成碳貯存的作用。

其次,樂象并非為了可持續而舍棄使用體驗,通過采用合成天然活性基團的方法,樂象染料的色牢度超越了傳統的植物染料,攻克了其色彩暗沉、顏色少、色深度不夠等問題,更是達到《國家紡織產品基本安全技術規范》規定的較高色牢度等級4-5級(紡織產品的色牢度不佳時,染料會從紡織品轉移到人的皮膚上,在細菌的生物催化作用下,成為人體病變的誘發因素,造成對人身健康的傷害)。樂象的技術與產品符合生態紡織品和嬰幼兒產品標準,染料也已經通過歐盟生態產品認證及瑞士SGS性能及安全認證。

然而,一項跨時代的技術并非亮相就受追捧,樂象可持續染料的商業化之路走得并不順暢:

一是專利申請遭遇制度性壁壘。國內對天然染料的定義向來就是等同于純天然植物染料,不可以對分子結構有任何的改動,而國際上對天然染料的定義則包括合成的天然材質。樂象在國內申請專利因天然染料的定義不同而阻力重重,常常是國內被駁回在國外卻申請順利,或是國內要花費的時間是國外的好幾倍。加之行業對國外專利更認可度,去美國等國家申請專利反而變成樂象眼下最好的選擇。希望為行業在國內多做貢獻的謝義鴻對此非常無奈。

二是印染廠對使用生物基染料的動力不足。印染廠是染料的直接使用者。有的染廠對樂象所能帶來的環境增益并不感興趣;有的染廠一聽他們“技術沒有背書”,馬上意興闌珊不愿再談下去;有的染廠直言不太可能在原本已經很薄的毛利潤率上再切一層,受原材料漲價沖擊,2016-2018年,印染行業的毛利率逐步下降,分別為21.6%、20%、15.6%。 有的染廠雖然有興致盎然的老板,但是老板自己不懂技術而希望通過采購部門和技術工程師做出判斷,導致樂象在“沒有大訂單就沒有改變的動力”的染廠采購部門和供應商面前敗下陣來;還有不少印染廠原有的利益鏈條堅固得牢不可破,樂象單槍匹馬很難打破舊有秩序。

樂象長期在商戰中處于膠著狀態,商業化的努力沒有起色。開云集團的可持續創新大獎使劉媛媛和謝義鴻迎來了自己的“賽末點”(Match Point),即決定比賽輸贏的那一球,拿下“賽末點”既靠實力,也靠命運。作為全球為數不多從根源上重視可持續發展的集團,法國奢侈品巨頭開云集團于2019年舉辦首屆可持續創新大獎,旨在加速大中華區奢侈品和服裝行業的可持續創新。作為開云集團可持續創新藍圖的一部分,開云通過該獎項挖掘并表彰中國具有發展前景的初創企業,意圖在時裝行業的整個產業鏈尋求創新的解決方案。第一屆可持續創新大獎主要聚焦在可替代原材料、綠色供應鏈、零售和使用以及循環經濟四個領域,樂象非常突出地把四個領域很好地結合在了一起,獲第一名。大賽除了帶來10萬歐元獎金,用以緩解燃眉之急,更為樂象帶來資源,開云為樂象匹配歐洲的合作方,成為他們撬開新市場的杠桿,也為他們打開了國際奢侈品供應鏈的大門。

除了與國外面料商的合作,劉媛媛和謝義鴻也收到了國內各方的橄欖枝:某國營集團下屬50億規模的股權基金非常看好樂象的創新,愿意投資樂象;某國際紡織印染集團希望聘請劉媛媛和謝義鴻,以增加集團的技術儲備;浙江某知名大型化工集團向樂象發出了收購邀約等等。

四、成效與反響

在開云可持續大獎中拔得頭籌之后,樂象再接再厲,突破性地研發出生物基染料CMYK標準四原色,讓生物基染料首次在應用上可以調配出完整的色彩體系。“樂象生物基染料”已經通過了歐盟天然產品的認證和瑞士SGS性能及安全的認證,是自然健康、0甲醛、符合嬰幼兒產品要求的生物基染料。樂象的這項生物基染料的設計已經在全球范圍走在最前列,并且已經開始實現環境和社會影響力及商業價值:

環境增益方面,每件250克的衣服用12.5克樂象染料能減少70克的二氧化碳(不含印染廠節能效益);減少1.25公斤印染污泥固廢,相當于上海每人每天的垃圾量;減少的水污染量相當于提供125瓶純凈水。假設全世界的服裝都使用樂象生物基染料,每年減少的總用水量相當于上海市城市居民6.4年清潔用水的需求;每年減少1.43億噸印染污泥固廢,相當于406座上海金茂大廈的重量;每年減少1050萬噸二氧化碳排放,相當于86萬輛小汽車一年的二氧化碳排放,也相當于每年實施森林碳匯1050萬畝 ,這占中國2019年森林碳匯1.33億畝的8%。

服裝的供應鏈很長,各階段的碳排占比中染色約占43.09%到66.87%,是樂象致力于解決的部分。樂象提出的全套綠色印染解決方案,助力染廠做到可持續發展,可以實現印染過程中的廢水和固廢100%轉化,讓印染廠不再受限排政策影響引發的停工停產問題。低溫染色工藝可以節省能耗達60%。

樂象的生物基染料被開云認可應用于服裝面料及皮革的染料,再次被美妝巨頭歐萊雅集團認可應用于彩妝和染發。2021年,獲得歐萊雅集團Big Bang預見新產研大賽二等獎,這為樂象在美妝產業發展奠定了基礎,確立跨行業跨領域的技術實力。樂象自主研發的生物基色素染發劑既健康又環保,不含偶氮,沒有致敏、致癌物質,PH4-6.5的弱酸性染發不傷發質、不刺激頭皮。同時,生物基色素染發劑的性能并未被犧牲,顏色鮮亮,留色持久度不亞于化學色素染發劑。而樂象分子合成修飾生物基色素同樣滿足人們對天然彩妝產品的薄透及遮蓋力好的需求。遮蓋力方面,樂象分子合成修飾后不僅色素吸光度提高3600%,而且可以減少色素用量,大大降低成本。薄透表現上,相比其他較厚顏料0.5-8微米的粒徑,樂象色素可以薄至0.05-0.45微米。

五、未來思考

這幾年國內政策對可持續發展的重視和國外加速制定對生物基材料的標準,讓劉媛媛和謝義鴻感覺機會的風勁吹。樂象首先致力于解決紡織印染帶來的環境污染問題,“美樂象生物基染料”的產品和技術應用范圍廣:棉、麻、絲綢、羊絨、羊毛、再生纖維、尼龍以及植鞣皮革等紡織面料,為紡織印染行業提供了一種循環可持續發展的模式。

同時,樂象的天然生物基染料及完整的配套染色技術具備規模應用能力及跨行業的遷移能力?;谙嗤漠a品技術核心,樂象可以直接跨界到其它需要色彩的行業,例如:化妝品彩妝、染發劑、油墨印刷、打印機墨盒、顏料、食品著色劑等有機色彩行業領域。后續樂象將陸續推出應用在不同生活場景的各種由生物基染料打造的可持續色彩。劉媛媛表示:“我們希望通過技術改變世界,我們想給我們這一代和下一代提供更安全的產品和更好的成長環境。我們希望通過自己的努力,能讓孩子們的未來變得不一樣——天很藍,水很清,空氣非常新鮮,土地也很肥沃,每個人的臉上都掛滿了笑容?!?/p>

中歐國際工商學院市場營銷學教授王琪認為,樂象的可持續性技術有廣闊而深遠的經濟價值、環境價值。凡是有色彩的地方,樂象都有應用機會。所有與色彩相關的行業,樂象的技術都可以幫助它們在保護環境、減碳、可持續發展等方面帶來增益。樂象的技術也會遇到與任何創新技術大致相同的挑戰,比如要回答賣產品還是賣技術,引入VC投資還是CVC投資等現實的經營問題;同時,可持續性技術還面臨著獨有的挑戰,我們相信從長期看,可持續性技術能實現環境價值和經濟價值的雙贏,但短期內,投資人要動態地統籌好環境價值和經濟價值的平衡,這很考驗投資人的戰略定力和對可持續發展前景的信念。而且新技術剛推出時,價格往往較高,產業鏈上下游對采納新技術就有猶豫和觀望,不會那么積極。我們倡議產業鏈上比較有影響力的企業,尤其是品牌方,挺身而出,積極行動,帶動整個產業鏈向可持續發展的理念轉變。我們也呼吁相關的部門、行業協會等為可持續性技術的商業化提供政策、金融、財政等方面提供支持,助力國家“雙碳”目標實現。

(責編:陳晨、軒召強)

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