Chia Nan University of Pharmacy & Science Institutional Repository:Item 310902800/32717
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    標題: 以永續性觀點探討客家藍染技術在產業應用之研究
    作者: 楊英賢
    貢獻者: 嘉南藥理科技大學環境資源管理系
    關鍵字: 客家藍染
    藍靛
    天然染料
    碳足跡
    日期: 2017
    上傳時間: 2020-11-16 15:04:06 (UTC+8)
    摘要: 一、前言:
    紡織從文明起源的印度和中東地區應用,已超過五千年歷史,早在公元前2500年前已開始運用自然界植物、動物和礦物精華等之染料,其中大多數來自植物界(如植物的根、樹皮、葉子、花果或木料等)。其染料製作乃經由簡易加工即可製成天然染料,並可廣泛應用於紡織與各種生活應用(Savvidis et al., 2014)。至19世紀起人類開始利用化石資源,將石油分餾成煤焦油並製成合成染料,合成染料組成初期主要以苯胺原料為主,因此又稱為“苯胺染料”,後續合成染料發展成不同化學結構類型如硝基、偶氮、靛族等類別,並發展具成優良染料特性之合成染料,進一步與天然染料比較,合成染料乃具有色澤鮮豔、耐洗、耐曬並能大量生產之優點。此外,合成染料由於大量生產而價格降低、染料良好物性優勢與顏色多元等條件,因而逐漸取代天然染料市場與機會(經濟部工業局,1991;Savvidis et al., 2014)。過去客家優良傳統藍靛,來自藍草萃取物之植物染料,其應用也曾極盛一時,然而大環境改變與潮流所趨,植物染料價格與物性仍敵不過合成染料,合成染料取代天然染料因而逐漸沒落。
    雖然合成染料具有許多染料優勢條件且價格相對較低,然而合成染料也存在與化石原料開採之相同環境問題(Xing et al., 2015),與部分合成染料同時產生許多健康危害問題,例如石油提煉中之偶氮合成染料,證實將有致癌風險問題;合成染料來自石油提煉,將間接與全球暖化問題具有高度關聯。因此,來自石油提煉之合成染料應用,將會面臨到地球資源有限、減碳議題與人類健康風險等問題。現今,全球暖化之威脅,人類是不是應該有新的改變,逐步返歸於自然,優先取用可再生之天然資源,而不是無限開採化石資源而造成環境破壞。另一方面,部分合成染料易造成健康危害風險問題,例如染料應用於紡織染整生產過程,合成染料會對人體的風險危害,將可能會造成人體呼吸道過敏,過度暴露將產生眼睛刺痛、咳嗽、胸悶等症狀,部分合成染料甚至具有致癌性風險(勞動部,2013)。石油提煉之偶氮合成染料,經證實將有人體健康造成危害,(Dhanapala et al., 2014);此外,合成染料應用將消耗大量水資源及廢水產生問題,染整染色過程將消耗大量的水與熱能,並產大量廢水處理問題,其中廢水中存在許多不易為自然界微生物所分解的合成染料,將隨自然環境流佈影響生態健康及人類健康,甚至造成環境荷爾蒙(Endocrine Disrupting Chemicals, EDC)問題,危害人類健康。因此,紡織染整產業的應用過程,向來被列為高污染產業(葉孟芬等人,1999)。
    現階段對於含毒性風險與危害之合成染料,國際上逐漸採用各種限制規範,例如石油提煉中之偶氮合成染料,已知為致癌風險物質,歐盟已於2002 年禁止使用含有致癌芳香胺的偶氮染料(孫占懷,2005);此外,歐盟化學物質限制禁令(Registration, Evaluation, Authorization and Restriction of Chemicals, REACH)對於偶氮染料濃度訂定嚴格要求與法規;紡織品環保訴求Oeko-Tex Standard 100要求不得含有毒性物質於紡織品的應用,對於致癌或引發過敏染料等有害物質,將限制其濃度與應用範圍,目的是減少相關毒性化學物質之使用,維護人類免於毒性風險問題(尚曼華,2008)。因此,合成染料應用將面臨產業應用的困境與壓力,其清潔生產的永續發展方向,乃逐步導向回歸自然原則,是否有機會大量利用歷史曾使用的天然染料,如客家藍染技術過去已廣泛應用,並具有相當成熟技術發展,能否有機會再一次注入新的元素,將傳統應用技術加上環境永續理念加以發揚光大,以減輕當前合成染料的諸多環境問題,將有機會提高客家文化應用價值。
    客家藍染技術,早期台灣客家文化已廣泛應用並具有商業價值(陳隆進等人,2007;林青玫等人,2011)。來自天然植物提煉之藍靛,其紡織染色應用之特色,主要是藍靛萃取自天然藍草,相較於合成染料將具有環境友善性與低毒性之機會。基於現代環境永續思維與綠色產品之潮流,傳統技術之所以沒有競爭力,一定存在著許多成本與技術缺乏有效性之問題,若能進一步改善其技術,將可提升客家藍染應用之價值。因此,本計畫從藍草種植及製藍階段等不同生命週期階段,以生命週期思考(Life Cycle Thinking, LCT)觀點與碳足跡(Carbon Footprint, CFP)應用分析工具,探討傳統天然植物染料應用於減碳與環境友善性之社會價值,首先了解客家藍染之環境友善性,並與合成染料作為比較,了解藍染應用的環境問題點;後續研究,將可進一步焦點於創新與改善,提出可行的改善方案設計,將客家藍染應用建立在傳統文化基礎上,研究客家藍染具有商業價值之可行方案,與產業應用價值點,並期望能透過完整性的計畫研究與成果,進一步商品化或結合產業應用,以提升藍染之商業價值。

    二、成果效益:
    1.完成之工作項目與成果
    本年度計畫執行目標以山藍為原料之客家藍染作為研究個案,將以建立客家藍染技術之系統範疇,並與合成染料技術應用,進行生命週期評估及碳足跡比較,以研究客家藍染技術在環境永續的優點,計畫達成之成果說明如下。

    1、提高客家生活文化之認同,計畫中研究人員透過對客家文化理解與認同,無形中提高了研究人員對客家文化的認識,讓更多朋友理解客家文化特質與推廣客家文化。
    2、生活中減碳與永續設計的推廣,經由本計畫之執行,客家藍染技術理解與永續連結,透過碳足跡與生命週期評估,將有利於未來推廣優良文化傳統。
    3、相關人才力之培訓及文章發表,透過個案執行,培養相關於生命週期評估及碳足跡人才訓練。本計畫執行,除了具經驗人員參與外,可以提供碩士班學生及大學生1~2名人進行較完整之研究與個案分析,對國內減碳與永續議題及客家文化研究,可提供優良的學習機會。
    4、另一方面,研究過程對學術理論與個案實務之深入研究與個案應證,有助於客家文化藍染技術在減碳與永續議題的理解,並將相關成果整理發表,提供政府單位未來決策參考。相關學術成果已持續發表於國內外研討會或期刊論文,藉此可進一步提昇客家文化應用的社會價值。
    三、建議事項:
    1、目前關於客家藍染的文獻,多偏向歷史探討、產業推廣及染織物性能的分析,比較少於相關學術研究特別是環境友善性方面,例如藍靛染料毒理學研究,物理特性(含水率、物理組成及靛青素含量等),藍草品種之差異(北部山藍及南部木藍)及國外藍染技術等研究資訊,希望在未來能針對客家藍染去進行更多的關於環境友善性與相關技術方面的學術研究。
    2、客家藍染相較於合成藍靛,較具有環境友善性,然而本計畫研究發現時間因素仍需考量,事實上傳統客家藍染主要被淘汰的因素,主要在於製作時間過長,其傳統生產流程效率偏低,產能無法有效提升,因此若能提昇染料的靛青素含量或是縮短製程時間,將可使客家藍染重新有機會應用於紡織產業。
    3、客家藍染傳統技藝在許多技術層面,仍是依靠大量實作經驗,少有明確可量化的科學指標,來進行各階段完成度的判定,例如藍草的浸泡時間及或染缸建藍發酵管控等;若能以科學的方式去量測及分析藍染各階段水體的化學變化,建立起科學指標或數據,將能夠解決經驗不足的問題,提高藍染各階段的成功機率,以增進藍染產業的發展。
    四、結論:
    本計畫以永續性觀點探討客家藍染技術在產業應用,以客家藍染為個案進行研究,分析客家藍染之生命週期評估及碳足跡排放等環境資訊,並模擬推估合成藍靛與不同靛青素的客家藍染,在滿足相同染色效果之條件下,其環境衝擊分析與比較,本計畫相關結論與建議說明如下:
    1、客家藍染Eco-indicator 99特徵化結果,生命週期評估範疇搖籃到大門及大門到大門,其環境衝擊面項包含致癌物、吸入性有機物、吸入性無機物、氣候變遷、輻射、臭氧層破壞、生態毒性、酸化/優養化、土地使用、礦產及化石燃料等11項環境衝擊項目,皆以藍草種植階段之環境衝擊大於製藍階段。
    2、客家藍染Eco-indicator 99單一得點結果,以藍草種植階段的環境衝擊最大,其值為181.45 mpt,占整體生命週期90.17%;損害評估結果,則以人體健康風險的60.59%最高,其次為資源耗用30.85%。
    3、客家藍染碳足跡分析結果,主要溫室氣體排放來自藍草種植階段,排放量為1.75 kgCO2 eq.,占整體生命週期74.81%。
    4、客家藍染與合成藍靛環境友善性比較方面,以滿足相同染色效果為比較基準,在人體健康風險、生態品質與資源耗用方面,客家藍染靛青素含量分別需達4%、7%及3%含量以上,其環境友善性才可優於合成藍靛,顯示客家藍染提升生產效率的必要性。
    5、本計畫以客家藍染與合成藍靛為個案進行生命週期評估分析與比較,進行染料製程生命週期資料庫建立;另外藍草品種及種植方法的差異、靛青素含量等因子的影響,仍然具有不確定性。因此在未來仍可研擬探討台灣不同地區藍草品種及種植方法之差異,進一步分析與紀錄其靛青素含量,將可提供不同區域藍染之環境友善性差異與生產效率比較。
    6、客家藍染在許多技術方面,包含製藍及建藍階段,仍依照傳統的技藝方式,除了製程繁瑣,需花費較多的時間成本,同時產生染料品質不穩定問題;因此未來若能藉由生命週期評估結果之系統分析,導入環境友善的技術改善,進行製藍及建藍階段之生產製程效率之提升,將有機會降低生產成本,對於推廣客家藍染之產業應用,與提升產業競爭力具有一定之效益。
    關聯: 計畫年度:106
    執行起迄:2017-01~2017-11
    显示于类别:[環境資源管理系(所)] 其他研究計畫

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