歐盟關(guān)于織物和紡織品回收的新指南自 2018 年起生效。這個(gè)對(duì)環(huán)境非常重要的項(xiàng)目的目標(biāo)是從 2025 年起重復(fù)使用全球所有紡織品。芬蘭公司 Specim 的高光譜成像提供了成功實(shí)現(xiàn)這一雄心勃勃目標(biāo)的技術(shù)要求。

紡織業(yè)是造成污染的主要因素，全球人類正日益遭受污染。造成污染的原因多種多樣。一方面，生產(chǎn)織物和服裝需要大量資源，尤其是棉花，需要消耗大量水。另一方面，大量舊紡織品和新紡織品（目前估計(jì)每年約 1600 萬(wàn)噸）最終被填埋，盡管這些材料至少可以部分再利用。此外，作為合成紡織纖維殘留物的微塑料越來(lái)越多地進(jìn)入土壤和水體，它們通過(guò)食物鏈危害整個(gè)動(dòng)物物種和人類的生存。越來(lái)越頻繁地用新衣服替換衣服的趨勢(shì)是造成這種負(fù)面發(fā)展的部分原因。時(shí)尚行業(yè)的公司每年推出的系列越來(lái)越多。過(guò)去，市場(chǎng)上只有一個(gè)新的夏季和冬季系列，而每年推出多達(dá) 25 個(gè)新品已不再罕見(jiàn)。

為了減少這些發(fā)展對(duì)環(huán)境造成的嚴(yán)重后果，必須大幅提高紡織品的回收率。目前的手工方法無(wú)法實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，因?yàn)閱T工無(wú)法以所需的速度和耐力對(duì)不同的物質(zhì)進(jìn)行分類，此外，還需要對(duì)不同類型的紡織品有特殊的了解：僅憑外觀幾乎不可能手工可靠地識(shí)別和分離不同類型的纖維和混紡織物。更糟糕的是，這樣的工作場(chǎng)所通常非常不衛(wèi)生，甚至有潛在危險(xiǎn)，因?yàn)橐诸惖募徔椘分锌赡芎卸舅亍Ｒ虼?，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，手工對(duì)紡織品進(jìn)行分類的成本極其高昂。

01、歐盟針對(duì)紡織廢物的新指導(dǎo)方針

埃斯科·赫拉拉

歐盟于 2018 年通過(guò)了新的紡織廢物處理指南，并為其成員國(guó)設(shè)定了最后期限：到 2025 年，他們應(yīng)該完全回收所有紡織品。根據(jù)目前的技術(shù)水平，這一雄心勃勃的目標(biāo)只能通過(guò)幾種方法實(shí)現(xiàn)。Esko Herrala知道，高光譜成像就是其中一種技術(shù)。芬蘭公司 Specim 的聯(lián)合創(chuàng)始人兼高級(jí)應(yīng)用專家多年來(lái)一直在研究如何經(jīng)濟(jì)安全地分離和回收不同材料的問(wèn)題。他在為芬蘭議會(huì)撰寫的“未來(lái)委員會(huì)”報(bào)告中為這一主題做出了貢獻(xiàn)。該報(bào)告的目的是找出芬蘭如何從視覺(jué)行業(yè)中受益，以及這項(xiàng)技術(shù)可以在哪些應(yīng)用領(lǐng)域使用。

“我負(fù)責(zé)該報(bào)告的循環(huán)經(jīng)濟(jì)部分，展示了光子系統(tǒng)在廢物分類領(lǐng)域的各種可能用途，”Herrala 說(shuō)道。2019 年，在赫爾辛基議會(huì)展示成果時(shí)，芬蘭政府將紡織品分類確定為優(yōu)先應(yīng)用領(lǐng)域，并設(shè)定了到 2023 年收集和回收該國(guó)所有紡織廢料的目標(biāo)?！胺姨m已經(jīng)是塑料和建筑垃圾分類領(lǐng)域的世界領(lǐng)先國(guó)家之一，我們也希望通過(guò)創(chuàng)新解決方案利用紡織品回收的巨大經(jīng)濟(jì)潛力，”Specim 聯(lián)合創(chuàng)始人解釋道。

02、高光譜 NIR 系統(tǒng)作為解決方案

從 2019 年底開(kāi)始，Specim 開(kāi)始集中精力處理這項(xiàng)任務(wù)，并尋找合適的合作伙伴。對(duì)于 NIR 高光譜相機(jī)制造商來(lái)說(shuō)，顯然這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)被視為紡織品分類的一種可能解決方案?！笆紫?，您必須知道不同的紡織品具有各自的光譜特性，這些特性可用于對(duì)織物進(jìn)行分類。織物要么由天然纖維（如棉花）、動(dòng)物纖維（如羊毛）或合成纖維（如聚酯）制成?；旌峡椢锿ǔＲ灿刹煌愋偷睦w維制成，”Herrala 解釋說(shuō)。“不同材料的化學(xué)和分子結(jié)構(gòu)不同。因此，這些物質(zhì)對(duì)不同波長(zhǎng)的電磁波的反應(yīng)方式不同，它們吸收、反射或讓它們穿過(guò)的方式也不同。”

這些特性可用于使用高光譜成像系統(tǒng)根據(jù)反射光對(duì)紡織品進(jìn)行光譜分析。波長(zhǎng)在近紅外范圍 (NIR) 內(nèi)的特殊相機(jī)與光譜儀相結(jié)合，可以清晰識(shí)別被檢查材料的化學(xué)成分，從而為紡織品的自動(dòng)分類奠定基礎(chǔ)。

Herrala 解釋道：“高光譜 NIR 圖像處理系統(tǒng)與合適的分類算法相結(jié)合，可以區(qū)分不同面料和顏色的物質(zhì)，以及天然纖維、動(dòng)物纖維和合成纖維。這項(xiàng)技術(shù)甚至可以提供有關(guān)混紡面料中合成纖維和天然纖維比例的定量信息。”