【大自然的经济学·植物纤维】下篇

报道|余佩妮

摄影|黄亮辉／受访者提供

一件充满优雅与传统魅力的印度纱丽，原来是由大自然再生资源——竹纤维制作出来的；这也成了一群大学教授的灵感和启发，致力于研究更高强度且更耐用的香蕉和竹纤维转化为高质量商品，实现环保与经济双赢局面。

你是否曾想过，竹子可以用来制作婴儿尿片、女性护垫、 汽车仪表盘、座椅套、家具、T恤、袜子、口罩；而香蕉则能制成绳子、擦脚垫子等日常用品？这些看似简单的物品，其实很多已可由大自然资源制成。

更令人惊讶的是，科学家不断研发与改进技术，正将如同“香蕉制成纸张”的梦想逐步变为现实。

近年来，随着对环境友好材料需求的增加，针对天然纤维复合材料（NFC）的研究越来越受关注。为了提高这些天然纤维的强度和耐久性，科学家们开发了各种新型提取纤维技术，这些创新技术不仅推动纤维应用和进步，还展现自然资源在环保与经济领域的深远影响。

香蕉和竹纤维研究

一批来自4个国家的大学教授对大自然环保不遗余力，因志同道合聚集起来参与一项与香蕉和竹纤维有关的研究；强调天然纤维可作为合成材料以替代普通材料的重要性，为环境和经济挑战提供解决方案。

这8名在职大学教授分别是来自马来西亚的古马助理教授（Kumar Krishnan）、英国的法鲁教授（Faruq Mohammad）、沙地阿拉伯的哈末教授（Hamad A. Al-Lohedan）、印度的教授有迪星拉惹（Dhesinghraja Jeyaraj）、马央迪（Mayandi Kalimuthu）、拉占尼（Rajini Nagarajan）、巴拉卡斯（Prakash Chithamparam）和斯其鲁（Sikiru O. Ismail）；他们主要是机械工程专业，古马是唯一物理专业的参与研究者。

古马目前在英迪国际大学教学，已在这间大学执教25年的他，现是健康与生命科学院应用科学系助理教授。他在接受《南洋商报》专访时讲解香蕉和竹子纤维，让读者走进科学家的研究世界，了解香蕉和竹纤维如何走向更高技术应用，塑造未来。

制作传统纱丽

首先，我们必须了解，香蕉和竹纤维可以用来做什么？

对于古马来说，香蕉和竹纤维的用途几乎相同，印度广泛使用香蕉纤维制作传统纺织品纱丽，研究团队的想法就是从印度纱丽的制作中得到启发。”

“大约5至10年前，大部分产品都是使用聚酯之类的合成材料（Synthetic），直至香蕉纤维新技术来到人们面前，人们开始用香蕉纤维制作纱丽，这个制作方法在印度渐渐流行，现在他们也开始用竹纤维制作纱丽。”

在现阶段，人们还在研究要如何让这两种纤维更耐用，这也是古马的研究团队仍在研究的原因，以证明香蕉和竹子有更高强度、稳定性和更耐用。

“合成材料如聚酯和塑料需五六十年或更长时间才能完全降解；而天然的香蕉和竹子是可再生和可持续材料，约五六个月时间就能完成生物降解，直接回归自然，对环境的污染影响较小。”

家具暗藏竹纤维

竹子稍微柔软、具抗菌特性和防细菌感染人体的特性，适用于需抗菌及会吸收细菌特性的产品。因此，人们常用来制作柔软型服装、婴儿服、床上用品、袜子、T恤、记事本和文具用品等。

“竹纤维用来制作医疗口罩已相当普遍，是竹纤维应用在医疗领域的最新技术。”

在日常生活中，还有很多暗藏竹纤维的家具，比如有些宜家（Ikea）的椅子是以竹纤维制作。

除了已有产品，古马团队的研究显示，香蕉和竹纤维的抗拉强度非常高且坚固，有更多用途和可能性。

大规模生产成本高

香蕉和竹纤维未来在建筑、汽车领域还可以做更多，大量开发和生产不是梦。

“竹纤维可以用作建筑工地作为复合材料，这些都是以前没有应用的。

当谈到汽车内部零件时，古马透露，不是所有汽车公司都使用竹纤维作为汽车内部零件的材料，目前只有少数几家公司是使用再生资源材料。

“比如说，丰田（Toyota）是我所知唯一一家使用竹纤维的汽车品牌公司，其他汽车品牌还未采用。”

古马认为，这是竹纤维在汽车内饰应用的起步阶段，也许其他公司会逐渐跟进。

研究团队也发现，香蕉和竹子还有另一新创新方向，就是将香蕉纤维和竹纤维与其他材料结合，以提升性能。

如果单独使用香蕉或竹子纤维，这两类的纤维强度还不足；最近有研究证明，将香蕉或竹纤维混合生物塑料，能够生产出强度更高的新型纤维。

减少污染和碳排放

古马举例，建筑领域通常关注的是如何使用在混凝土上。

“通常水泥是和钢筋一起使用以增强混凝土强度，如今可以考虑使用竹纤维代替钢筋，因为竹纤维本身的强度高，再加上水泥，可以形成混凝土，我们目前还在进行这方面的研究。”

“造纸行业主要使用竹纤维，香蕉纤维目前还没达到这种水平，但因有类似竹子的纤维结构，是有可制造成纸张的科学可行性。”

以前造纸要砍树，会导致森林砍伐，增加碳排放，对环境造成污染；而竹子是可持续材料，可以生物降解，与使用木材的纸浆相比，使用竹子所需的能源更少及更低成本。

“竹子和木材还是有区别的；从环境角度来看，砍伐木材需要燃烧处理，污染严重；而竹子没有这样的过程，降解也更快。”

他认为，如果未来可以使用香蕉纤维来生产文具和纸张，可能会减少污染和碳排放，帮助改善环境。

不过，在现实中，要加工香蕉和竹纤维及实现大规模应用，也有一定程度的挑战。

“当谈及大规模应用和生产时，需要注意的是，基于加工设备昂贵，令处理香蕉和竹纤维的成本非常高。”

古马指出，教授团队希望找到最佳方法或加工工艺，以便最大化产出并降低成本。

建议材料免工业税

使用香蕉和竹纤维在可持续产业中的经济效益是什么？受益者分为两个部分，即种植香蕉和竹子的农民及工业领域。

“谈到经济效益时，这当然可以为农民创造收入，因为农民会有更多机会和最大化利润。”

在古马看来，工业领域随之从中受益，包括汽车工业、家具行业、医疗领域或建筑工地，因为香蕉和竹纤维的原材料价格比合成材料便宜，这是双赢局面。

“与此同时也会改善社会经济，尤其会增加农村地区的工作机会。”

种竹子香蕉减土蚀

古马建议，马来西亚政府可以奖掖农民，让他们种植更多竹子和香蕉；同时，让使用这类材料的工业免税。

“多国政府以免税来推广生态友好材料，使用这种材料的工业可以减少税收，降低公司税负，包括日本和中国。”

在印度，有一家叫Barka的大型纺织公司，他们使用香蕉纤维生产纺织品和沙丽。

汽车公司丰田则是使用竹纤维生产汽车内部部件，马来西亚丰田也有使用，这意味着马来西亚政府批准了可以在汽车中使用这种材料。

古马也提出一个情况，在大规模种植竹子和香蕉下能够减少土壤侵蚀，比如在越南，他们在河岸上种了很多竹子，以减少土地侵蚀。

“但是，如果种植更多香蕉和竹子，是会破坏栖息地和扰乱生态系统，因此，人们需要更多管理和规划，保留和平衡栖息地。”

超音波提取竹纤维

超声波不仅能用来扫描腹中宝宝，还能用于提取竹纤维！没错，这正是利用先进科技从大自然资源中高效提取纤维的新方法。

身为科学家一员，古马常常关注国内外的新科技，他知道，日本正使用超声波方法来提取竹子纤维。

“新科技可以减少劳动力成本，因为一切都自动化不需人力，但可能初期一次性高成本，但后续就只需要维护。”

古马也大量阅读与香蕉和竹子有关的研究。

“最近，人们开发了两种不同的方法来提取香蕉和竹纤维，包括酶基提取法（Enzyme based extraction）和自动化机械法（Automated Machinery），是不使用任何化学品的无化学品方法，比传统方法更好。”

研究发现，这种方法从竹子中提取的纤维质量高和高强度，并且更耐用，可以使用更长时间。

4国教授团研究简介

●这次研究是比较来自农业和工业废弃物的香蕉纤维（Musa Acuminata）和竹纤维（Bambusa Vulgaris），以确定它们作为可持续、可再生和环保工业材料的潜力。

●香蕉纤维通过机械方法从茎中提取，竹纤维则从竹签生产的废料中收集而来，2种纤维均经过24小时温水浸泡处理，去除杂质。

●香蕉纤维特性是每公顷产量为36.1吨，而竹子的生物质回收率为每株65%。

●物理和化学特性方面，香蕉纤维具有更高的拉伸强度、杨氏模量（Young's Modulus）和延伸率；而竹子有更高密度和纤维素含量，香蕉纤维的木质素含量更高。

●香蕉纤维的形态和结构更长，而竹纤维则表现出更高的晶体结构。

●根据研究，傅立叶变换红外光谱(FTIR)和X射线衍射（XRD）技术揭示香蕉和竹子的分子及晶体结构差异，其中竹纤维具有略高的结晶指数。

●扫描电子显微镜 (SEM) 确认了两种纤维均为多细胞结构，并适合用于复合材料应用。

●香蕉纤维表现出更好的吸水性和抗菌特性，使其适合用于医疗纺织品；竹纤维也展现了抗菌特性，但程度较低。

●2种纤维都表现适合多种应用的独特特性，香蕉纤维更适用于纺织和医疗领域，而竹纤维更适用于工业和复合材料应用。

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