皮革廢棄物回用的必要性

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本文作者：郝鵬、董俊芳、范鑫鑫、郭曉 單位：國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作北京中心

本文通過對(duì)皮革廢棄物資源化利用技術(shù)在我國專利申請(qǐng)方面的統(tǒng)計(jì)和分析，研究了我國專利領(lǐng)域中皮革廢棄物利用的總體技術(shù)情況，便于我國社會(huì)對(duì)皮革廢棄物進(jìn)行回收和利用，使之變廢為寶。

1專利申請(qǐng)整體概況

文章以中國專利文摘數(shù)據(jù)庫(CNABS)、中國全文文本庫(CNTXT)為檢索樣本，由于在該技術(shù)領(lǐng)域存在較為明確的關(guān)鍵詞，其所屬分類號(hào)復(fù)雜且繁多，所以本文主要以關(guān)鍵詞為檢索手段來獲取專利信息。CNABS和CNTXT是專利技術(shù)分析的主要數(shù)據(jù)庫，能夠總體上反映國內(nèi)專利發(fā)展的現(xiàn)狀與趨勢(shì)。經(jīng)檢索，涉及有關(guān)皮革廢棄物資源化利用的專利申請(qǐng)共計(jì)203件，并以此作為分析的數(shù)據(jù)樣本。檢索截止時(shí)間為2012年5月2日。

(1)行業(yè)發(fā)展分析

為了研究皮革廢棄物資源化利用的發(fā)展情況，筆者對(duì)該領(lǐng)域中國專利申請(qǐng)數(shù)據(jù)按申請(qǐng)時(shí)間進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，見圖1所示。可以看出，自2001年以來，國內(nèi)關(guān)于皮革廢棄物回收利用的相關(guān)專利申請(qǐng)數(shù)量總體呈現(xiàn)逐年增長趨勢(shì)，2010年專利申請(qǐng)達(dá)到峰值，這可能與“循環(huán)經(jīng)濟(jì)”的理念逐漸深入人心，以及“變廢為寶”的相關(guān)技術(shù)得到了科研單位和企業(yè)的重視，加強(qiáng)了相關(guān)領(lǐng)域的專利保護(hù)有關(guān)。2009年專利申請(qǐng)數(shù)據(jù)明顯降低，這可能由于國際金融危機(jī)的因素使得皮革行業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營情況欠佳，進(jìn)而影響了皮革廢棄物回收利用方面的研發(fā)投入，直接導(dǎo)致了該領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)數(shù)量的減少，2011年申請(qǐng)量較少的原因可能是一些專利申請(qǐng)尚未公開所致。

(2)申請(qǐng)人分布

從圖2可以看出:個(gè)人申請(qǐng)占據(jù)了半壁江山，企業(yè)申請(qǐng)和科研院所/高校申請(qǐng)各占四分之一。此外，經(jīng)過對(duì)數(shù)據(jù)的進(jìn)一步分析、處理發(fā)現(xiàn)，個(gè)人申請(qǐng)雖然數(shù)量占優(yōu)，但是科技成分含量有限，多停留在原始回收加工階段，對(duì)廢舊皮革回收利用生產(chǎn)高附加值產(chǎn)品的研究有限，同時(shí)還發(fā)現(xiàn)科研院所/高校的專利申請(qǐng)數(shù)量基本呈逐年上升趨勢(shì)，并且在2011年其份額占到55．6%，這表明該領(lǐng)域經(jīng)過多年發(fā)展，社會(huì)已經(jīng)逐漸認(rèn)識(shí)到皮革廢棄物中蘊(yùn)藏的種種高附加值信息，隨著更多科研院所/高校的介入，其專利科技成分含量也會(huì)越來越大，可以預(yù)期，在該領(lǐng)域還會(huì)涌現(xiàn)出一大批具有更高技術(shù)水平的專利申請(qǐng)。

(3)專利申請(qǐng)地區(qū)分布

圖3為1985－2011年有關(guān)廢舊皮革資源化利用的中國專利申請(qǐng)的省份地區(qū)分布，其中僅列出申請(qǐng)量在前10位的省份。由圖3可以看出:廣東的專利申請(qǐng)量位居第一位，浙江緊隨其后位于第二，四川位于第三。上述3個(gè)省份的申請(qǐng)量都超過了15件，申請(qǐng)量超過10件的省份還有山東、河北、江蘇、北京。廣東、浙江、四川3省的高申請(qǐng)量與其所處的社會(huì)背景密切相關(guān)，在中國實(shí)行改革開放30年以來，廣東承接了港、臺(tái)以及歐亞皮革鞋業(yè)的歷史性轉(zhuǎn)移，經(jīng)歷了前所未有的高速發(fā)展，現(xiàn)已成為全國重要的鞋業(yè)、皮具生產(chǎn)和出口基地，在這樣的前提下，皮革下腳料的大量產(chǎn)生造成了嚴(yán)重的資源浪費(fèi)和環(huán)境污染，這也引起了皮革生產(chǎn)企業(yè)對(duì)皮革下腳料及廢舊皮革回收和利用的高度重視，因而，相應(yīng)的專利申請(qǐng)量也最高。浙江的皮革制造業(yè)與廣東比較相似，因而帶來了較高的專利申請(qǐng)量。值得注意的是，四川的申請(qǐng)量較高與高校和研究機(jī)構(gòu)的研究有著密切的聯(lián)系，例如:四川大學(xué)就獨(dú)立或與其他單位合作完成了多項(xiàng)專利申請(qǐng)。在整個(gè)中國專利申請(qǐng)中，國外申請(qǐng)人占據(jù)大約4%的比例，份量較少，并且分布國家地區(qū)分散，這可能與近些年來皮革行業(yè)的生產(chǎn)、加工轉(zhuǎn)移至我國，進(jìn)而影響了國外研發(fā)的投入力度有關(guān)。

(4)申請(qǐng)人概況

由表1可以看出:國內(nèi)申請(qǐng)人的排名中四川大學(xué)位于榜首，張立文和陜西科技大學(xué)分別位于第2名和第3名。結(jié)合排名中緊隨其后的是中國皮革和制鞋工業(yè)研究院、山東輕工業(yè)學(xué)院?？梢园l(fā)現(xiàn):盡管圖2中顯示個(gè)人申請(qǐng)量占據(jù)了申請(qǐng)總量的半壁江山，但高等院校和科研機(jī)構(gòu)仍體現(xiàn)出集中申請(qǐng)的優(yōu)勢(shì)，并且這些專利申請(qǐng)多集中在2000年以后，具有非常高的科技含量。同時(shí)，張立文作為個(gè)人申請(qǐng)量位居第2名也是他依托公司的研發(fā)實(shí)力。例如，他曾在廣州立興膠原紡織科技有限公司任職。

2皮革廢棄物資源化利用專利領(lǐng)域介紹

皮革固體廢棄物主要來源在準(zhǔn)備和鞣制階段。當(dāng)前皮革生產(chǎn)的原皮利用率非常低，僅20%多，余下的以固體廢棄物的形式存在［5］。這些固體廢棄物中除了有少量的毛發(fā)、肉渣等非膠原蛋白以外，大部分是原皮修邊角料、灰皮片削皮屑等不含鉻膠原和藍(lán)革削勻、修邊等產(chǎn)生的含鉻膠原廢棄物。這些廢棄物的主要成分是膠原蛋白，是一種豐富的蛋白質(zhì)資源，通過在一定條件下的轉(zhuǎn)化，這些材料可以應(yīng)用于飼料、肥料、工業(yè)明膠、制革復(fù)鞣劑、再生皮革、造紙等領(lǐng)域。通過對(duì)選取的203件中國專利申請(qǐng)進(jìn)行分析，現(xiàn)分別從廢棄物資源化利用的應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行介紹。

(1)提取膠原蛋白

膠原蛋白由于其廣泛的用途而受到大家的關(guān)注，2005年膠原蛋白的總產(chǎn)量達(dá)到250t。通過皮革廢棄物提取膠原蛋白可以說是一項(xiàng)具有高附加值的生產(chǎn)技術(shù)。通過對(duì)該方面的中國專利申請(qǐng)進(jìn)行分析可知，這項(xiàng)技術(shù)主要是在2000年后興起，2005年以后進(jìn)入研發(fā)的繁榮期，2005年至今的專利申請(qǐng)占該領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)的67%。申請(qǐng)人主要有四川大學(xué)、中國皮革和制鞋工業(yè)研究院、陜西科技大學(xué)等，這表明高校和科研單位對(duì)于這種需要較高技術(shù)含量的新興領(lǐng)域，起到了非常重要的技術(shù)推動(dòng)作用。該類提取方法主要有酶法水解和酸法水解，典型的酶法水解膠原提取工藝是:控制溫度和溶液濃度，用特定酶水解消化經(jīng)特定處理過的灰皮下腳料若干時(shí)間后，離心分離取上清液，低溫中和后再次離心分離并取上清液，鹽析并離心分離后取沉淀溶于稀酸溶液，經(jīng)過反復(fù)過濾，透析后即得到膠原溶液，最后采用層析、電泳或超濾等進(jìn)一步純化。相比之下，酸法水解與酶法水解步驟相似，但需要延長水解作用時(shí)間以獲得較為理想的膠原蛋白溶出率，其產(chǎn)物的構(gòu)成和相對(duì)分子質(zhì)量分布與酶法的有所差異，抗原性也比較差。酶法水解的相關(guān)專利申請(qǐng)參見:CN200810044318，CN200610022188，CN200710300903，CN200610043129，CN200510042561，CN00109936等，酸法水解的相關(guān)專利申請(qǐng)參見:CN201110104982，CN02155362等。

(2)煉制明膠

對(duì)于不含鉻的廢棄原料，其制作明膠的方法主要有酸法和堿法2種，而大多數(shù)廠家以堿法制膠為主;對(duì)于含鉻的廢棄原料，還需要在處理之前進(jìn)行脫鉻步驟。目前我國專利申請(qǐng)中關(guān)于提煉明膠的專利主要集中在2000年之前申請(qǐng)，其比例占到該領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)的68%。究其原因可能是由于該領(lǐng)域技術(shù)已經(jīng)趨于完善，再進(jìn)一步改進(jìn)的原發(fā)驅(qū)動(dòng)力不強(qiáng)，研發(fā)目標(biāo)進(jìn)一步轉(zhuǎn)向具有更高附加值的產(chǎn)業(yè)，比如提取膠原蛋白。從這一領(lǐng)域申請(qǐng)人的性質(zhì)分布來看，個(gè)人申請(qǐng)占56%，這也從另一方面說明了煉制明膠的技術(shù)相對(duì)容易被大眾所掌握。這方面的典型專利參見:CN96100522，CN91110502，CN90103693，CN90105684，CN88105779等。

(3)制備飼料、肥料

由于皮革固體廢棄物中含有大量的蛋白質(zhì)成分，因此將其進(jìn)行加工應(yīng)用于飼料、肥料領(lǐng)域自1993年開始就出現(xiàn)了相關(guān)的專利申請(qǐng)，并且到現(xiàn)在為止申請(qǐng)量仍然保持穩(wěn)定。這些專利申請(qǐng)的核心點(diǎn)在于使用何種方法處理廢棄皮革以得到飼料或肥料。比如:北京化工大學(xué)(CN201010556326)將皮革廢棄物除鉻后，使用酸法酶解或堿法酶解將皮革降解得到肽、氨基酸制得肥料，并且回收鉻;郜鳳彬(CN200610078023)將皮革下腳料浸泡煮制得到富含有機(jī)質(zhì)的多元素高效葉面肥;李成會(huì)等(CN200410098688)利用蚯蚓處理皮革粉生產(chǎn)高質(zhì)飼料蛋白;北京兆元技術(shù)發(fā)展公司(CN95103722)使用皮革下腳料、木屑、谷糠等原料，通過發(fā)酵方法制造得到多元有機(jī)復(fù)合肥;彭為華(CN92108290)將鉻稀土革屑通過生物酶水解提取飼料蛋白粉。

(4)制備復(fù)鞣劑

皮革經(jīng)鞣制后在加工過程中會(huì)產(chǎn)生大量的含鉻下腳料，這些鉻鞣革屑會(huì)對(duì)環(huán)境帶來嚴(yán)重的影響，為減輕自然界的負(fù)擔(dān)并且合理地利用廢棄材料，將鉻鞣革屑進(jìn)行開發(fā)再利用成為一個(gè)重要的研究課題。通過對(duì)我國專利申請(qǐng)的分析可以看出，2000年以來，將含鉻革屑進(jìn)行處理制備制革工業(yè)中的復(fù)鞣劑進(jìn)入了研發(fā)高峰期。申請(qǐng)人以四川大學(xué)、陜西科技大學(xué)為主，通過高分子聚合反應(yīng)實(shí)現(xiàn)廢物再利用，代表專利申請(qǐng)參見:CN201110168857，CN201110040991，CN200710030087，CN200410025967，CN200310105879，CN00120587等。

(5)制備再生革、再生纖維

通過對(duì)中國專利申請(qǐng)關(guān)于廢舊皮革回收再利用的分析發(fā)現(xiàn)，將廢棄物轉(zhuǎn)化為再生革、再生纖維的應(yīng)用研究數(shù)量最多，其所占的比例高達(dá)31．5%，其中個(gè)人申請(qǐng)占據(jù)67．2%。在這些專利申請(qǐng)中，大部分專利技術(shù)不需要過多復(fù)雜的化學(xué)處理，通過簡單的物理處理比如解纖、開松、分級(jí)、梳理、紡織即可獲得再生制品，由于技術(shù)易于掌握、投入資金規(guī)模小，因此頗受中小企業(yè)或個(gè)人的青睞。相關(guān)專利技術(shù)可以參見:中國皮革和制鞋工業(yè)研究院(CN201110087248)將削勻廢革屑處理得到皮革纖維絨，進(jìn)一步制備再生真皮纖維革;海寧市宏源無紡布業(yè)有限公司(CN201120080660)將邊角余料和廢舊皮革合成革基布;張立文(CN201010208821)使用各種皮革下腳料和廢棄動(dòng)物毛制造出人造裘皮;李瑜等(CN200710018831)將廢皮屑粉碎、超纖處理、打漿、分散、與皮革填料混合、加入膠料制備真皮纖維革;謝光照(CN200520053873)使用皮革下腳料和廢舊皮革制備纖維紗線織物;石秀華(CN92102318)將皮革廢料纖維和一些其它配和纖維，經(jīng)由粘合劑，以機(jī)械物理狀態(tài)粘聯(lián)而成再生革。

(6)制造地板及高分子復(fù)合材料

劉曉媛(CN201010122182)將廢輪胎、廢塑料及廢皮質(zhì)經(jīng)備料、原料預(yù)處理、混合擠壓成型制得木塑膠板材;孫強(qiáng)(CN00259634)利用廢棄的塑料、紙、皮革、紡織等物品，經(jīng)熱壓制造多層復(fù)合人造板;寧波工程學(xué)院(CN201010542094)由皮革廢棄物制備皮粉，由皮粉、聚乙烯、添加劑和引發(fā)劑制備相容性皮粉/聚乙烯共混物;陳民鐸(CN200510106078)將舊棄彈性體顆粒與再生助劑的混合物進(jìn)行處理制得再生舊棄彈性體，其中再生助劑包括廢皮革粉;孫毅(CN92106607)使用皮革等廢舊高分子材料，在加熱條件下經(jīng)過硫化得到高分子復(fù)合材料。

(7)造紙

該領(lǐng)域的專利申請(qǐng)較少。張立文(CN200710090219)使用皮革及其邊角料和舊皮革制成膠原纖維，然后制造成紙;廣東省造紙研究所(CN200510035958)使用邊角料等碎皮，破碎成纖維，將其通過造紙?jiān)O(shè)備進(jìn)行磨漿、篩選，再加入植物纖維，進(jìn)行造紙。

3結(jié)束語與展望

近年來，皮革廢棄物資源化利用的專利申請(qǐng)量呈現(xiàn)逐年上升的趨勢(shì)，其中蘊(yùn)藏的技術(shù)含量也有突破性進(jìn)展和持續(xù)性提高。皮革廢棄物的資源化利用越來越受到政府部門和社會(huì)各界的廣泛關(guān)注，從技術(shù)層面上講，皮革廢棄物用于制備膠原蛋白、明膠、飼料、肥料、制革復(fù)鞣劑、再生革、再生纖維、造紙、地板等產(chǎn)品，都是其變廢為寶的有利措施及可行方案，在應(yīng)用領(lǐng)域上已經(jīng)具備良好的前景。

針對(duì)我國在皮革廢棄物資源化利用方面專利申請(qǐng)的統(tǒng)計(jì)分析，提出以下幾點(diǎn)建議:

首先，面對(duì)當(dāng)前我國實(shí)施知識(shí)產(chǎn)權(quán)戰(zhàn)略的良好契機(jī)，需要在皮革廢棄物資源化利用技術(shù)的研發(fā)隊(duì)伍中，培育一批高水平和高素質(zhì)的專利人才，強(qiáng)化專利意識(shí)，重視專利保護(hù)，以此促進(jìn)皮革廢棄物資源化利用行業(yè)的形成及發(fā)展，使專利意識(shí)深入人心，為開展技術(shù)創(chuàng)新保駕護(hù)航。

其次，對(duì)于皮革廢棄物的資源化利用技術(shù)研發(fā)不僅需要依靠企業(yè)和科研單位的力量，還需要國家和政府在政策上的支撐以及投入上的扶持，特別表現(xiàn)在對(duì)重點(diǎn)專利申請(qǐng)的扶持力度上，要鼓勵(lì)多出發(fā)明專利，多出基礎(chǔ)專利，多出核心專利。

再次，由于我國對(duì)皮革廢棄物資源化利用研發(fā)力量比較分散，技術(shù)水平和研發(fā)實(shí)力參差不齊，而且其中有些屬于水平較低的重復(fù)工作，為了實(shí)現(xiàn)低投入高產(chǎn)出，并且提高產(chǎn)出水平出精品，需要對(duì)現(xiàn)有的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，精細(xì)化專業(yè)分工;將特色和優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)進(jìn)行整合，重點(diǎn)加強(qiáng)向膠原蛋白轉(zhuǎn)化這一技術(shù)方向進(jìn)行攻關(guān)。同時(shí)強(qiáng)化交流合作，促使科研成果轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力，并及時(shí)通過專利制度加以有效保護(hù)。

總之，有效處理好皮革廢棄物的綜合利用，對(duì)于我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展和自然環(huán)境的和諧平衡有著舉足輕重的作用，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，相信更多的皮革廢棄物綜合治理技術(shù)，將會(huì)為人類做出更多的貢獻(xiàn)。