橘皮材料在可持續(xù)設(shè)計(jì)領(lǐng)域的創(chuàng)新實(shí)踐

陳怡汝

This article focuses on sustainable design and waste utilization， and explores the feasibility of applying sustainable concept to orange peel products according to the characteristics of orange peel materials and the detailed production crafts.

自20世紀(jì)80年代聯(lián)合國(guó)為應(yīng)對(duì)環(huán)境惡化和社會(huì)沖突而首 次提出可持續(xù)發(fā)展的理念以來(lái)，到現(xiàn)在可持續(xù)理念已經(jīng)深入人 心，越來(lái)越多的設(shè)計(jì)師基于可持續(xù)理念對(duì)各類生活廢棄物進(jìn)行 研究分析，設(shè)計(jì)出各種可降解、可回收和富有設(shè)計(jì)感的優(yōu)秀產(chǎn) 品并推廣應(yīng)用。橘皮作為日常生產(chǎn)、生活中極其常見(jiàn)的廢棄 物，目前在國(guó)內(nèi)還沒(méi)有真正有效地利用路徑。本文圍繞可持續(xù) 設(shè)計(jì)、廢棄物利用等方面展開(kāi)研究，針對(duì)橘皮材料特質(zhì)與制作 工藝分解，探索將可持續(xù)理念用于橘皮產(chǎn)品領(lǐng)域的可行性。

一、可持續(xù)設(shè)計(jì)及橘皮材料的應(yīng)用

當(dāng)下，全球正面臨氣候變化、疾病流行、資源緊缺、沖 突不斷等一系列重大威脅，傳統(tǒng)的工業(yè)發(fā)展模式在帶來(lái)經(jīng)濟(jì)高 速增長(zhǎng)之后，留下的自然生態(tài)破壞嚴(yán)重影響到人們的生活和健 康。以人與自然環(huán)境的和諧相處為前提，可持續(xù)發(fā)展理念應(yīng)運(yùn) 而生，成為當(dāng)今設(shè)計(jì)界的主流思想之一。

在可持續(xù)發(fā)展理念中，可持續(xù)設(shè)計(jì)是其中重要的部分。 可持續(xù)設(shè)計(jì)的目的是通過(guò)綜合考慮環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和用戶體 驗(yàn)，來(lái)設(shè)計(jì)既滿足當(dāng)前、又不消耗未來(lái)資源的產(chǎn)品或服務(wù)。在 可持續(xù)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)者通常考慮使用可再生能源、減少?gòu)U物產(chǎn) 生、提高材料的循環(huán)利用率以及創(chuàng)建長(zhǎng)期可維護(hù)的產(chǎn)品和建筑。可持續(xù)設(shè)計(jì)是一種引領(lǐng)未來(lái)的創(chuàng)新理念，它超越了傳統(tǒng)設(shè)計(jì) 的狹隘界限，將環(huán)境、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)因素納入全方位考慮。設(shè)計(jì)者 在追求獨(dú)特美感的同時(shí)，更注重產(chǎn)品、服務(wù)或系統(tǒng)的生命周期影 響，致力于減少資源消耗、最小化廢棄物，并推動(dòng)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā) 展。這種設(shè)計(jì)方式強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)思維，力求在滿足當(dāng)前需求的同時(shí)不 損害未來(lái)世代的權(quán)益。

事實(shí)上，任何廢棄物，包括食物與果品，都有可能利用其 本身的物理特性，經(jīng)過(guò)科技處理與藝術(shù)加工來(lái)生成新型的環(huán)保型 產(chǎn)品。本篇論文所針對(duì)的橘皮材料研究，即是就柑橘類水果的后 期處理與加工進(jìn)行設(shè)計(jì)創(chuàng)新轉(zhuǎn)化。根據(jù)世界柑橘組織（WCO） 的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，全世界生產(chǎn)的柑橘類水果中約有三分之一用于加 工，其中產(chǎn)生的橘皮約占總重量的40%—60%。目前在國(guó)內(nèi)， 除少量橘皮被用于制作陳皮、動(dòng)物飼料外，大部分加工產(chǎn)生的橘 皮未得到利用而被廢棄，造成了很大的資源浪費(fèi)和生態(tài)污染。比 如衛(wèi)生填埋是國(guó)內(nèi)柑橘類水果加工廠處理橘皮渣的主要方式，因 廢棄橘皮渣中有80%都是水分，極易腐敗產(chǎn)生以硫化氫為主的難 聞廢氣，污染周邊大氣環(huán)境。同時(shí)橘皮渣的酸性很高，產(chǎn)生的酸 性污水具有很高的耗氧量，直接影響到周邊居民的飲水安全，對(duì) 自然界和人類社會(huì)來(lái)說(shuō)，變成了一種極具破壞性的有害廢物。因 此，討論橘皮這種被廣泛廢棄卻在材料特性上可以被轉(zhuǎn)化利用的 物質(zhì)非常具有現(xiàn)實(shí)性的社會(huì)意義。

從物理結(jié)構(gòu)上看，橘皮一般分為外果皮、中果皮、內(nèi)果皮 三層，最外層的外果皮又叫油胞層，由外表皮和下表皮細(xì)胞組織 構(gòu)成，內(nèi)含大量的精油。再往里是中果皮又叫海綿層或白皮層， 由被稱為橘白或橘絡(luò)的白色線網(wǎng)狀組成，是構(gòu)成果皮厚度的主要 部分。外果皮和中果皮的外層構(gòu)成果皮的有色部分，賦予橘皮特有的色彩多種色素體。顯然，橘皮作為一種日常生產(chǎn)生活中常見(jiàn) 的生態(tài)果物，其本身不具備危害性，且具有材料改良的物質(zhì)基 礎(chǔ)。面對(duì)人們對(duì)橘皮廢棄物處理不當(dāng)造成的具體的環(huán)境污染，藝 術(shù)家群體嘗試從創(chuàng)意設(shè)計(jì)的角度出發(fā)，探討橘皮材質(zhì)通過(guò)后期處 理應(yīng)用于創(chuàng)新產(chǎn)品的現(xiàn)實(shí)路徑。

國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)橘皮產(chǎn)品的研究主要集中在對(duì)橘皮功能屬性的 運(yùn)用上，如食品制造、原料配比和功效實(shí)現(xiàn)等，卻往往忽視了橘 皮回收再利用所拓展的產(chǎn)品設(shè)計(jì)的價(jià)值屬性。如將橘皮研磨制作 紙漿形成紙質(zhì)物，或者經(jīng)過(guò)干燥處理并調(diào)和混合物構(gòu)成新材料， 加工生產(chǎn)包裝件或者其他生活應(yīng)用物。然而，上述概念盡管具備 可操作的路徑，但實(shí)施起來(lái)也將面臨工藝復(fù)雜、成本高昂、耗能 耗材、橘皮回收與處理成效不充分的繁瑣問(wèn)題。因此，要想將上 述這種可持續(xù)設(shè)計(jì)理念落地成產(chǎn)品實(shí)物，需要實(shí)現(xiàn)降低生產(chǎn)成本 以及滿足市場(chǎng)需求的雙向要求。

二、基于橘皮產(chǎn)品設(shè)計(jì)中可持續(xù)性生產(chǎn)案例分析

盡管橘皮可以加工生產(chǎn)諸如醫(yī)藥、香料等生活之物，但本 篇要討論的是基于橘皮材料回收利用的改良方式以及生成設(shè)計(jì)作 品的方式總結(jié)。筆者認(rèn)為，從設(shè)計(jì)智造概念而言，我們可以通過(guò) 橘皮材料本身具有的環(huán)保功能探討其可持續(xù)性生產(chǎn)方案，也可通 過(guò)社會(huì)生活應(yīng)用需求來(lái)發(fā)揮橘皮材料的功能作用，更可以貫徹藝 術(shù)理念實(shí)現(xiàn)具有造型審美的關(guān)聯(lián)產(chǎn)品。首先，從材料本身的角度 出發(fā)，在橘皮材料應(yīng)用的可持續(xù)性討論中，橘皮產(chǎn)品應(yīng)使用以橘 皮為原料，并優(yōu)化材料加工工藝，減少資源能源消耗和原材料門 檻，橘皮產(chǎn)品的加工工藝應(yīng)盡可能簡(jiǎn)單、短時(shí)、可復(fù)制，甚至最 好能在家中就可實(shí)現(xiàn)，這樣每個(gè)人都可以成為橘皮產(chǎn)品的制造 者，提升全社會(huì)橘皮回收利用率。其二，從產(chǎn)品功能性的角度考 慮，建立橘皮材料轉(zhuǎn)化藝術(shù)品功能的可持續(xù)性發(fā)展。橘皮產(chǎn)品功 能上要多元化和公平化，在產(chǎn)品的全生命周期體現(xiàn)不同功能，并 且功能設(shè)計(jì)中關(guān)注到弱勢(shì)群體，體現(xiàn)人文關(guān)懷。產(chǎn)品應(yīng)能充分實(shí) 現(xiàn)功能多樣性的設(shè)計(jì)，不斷用新功能吸引用戶的興趣，滿足用戶 群體不斷更新的需求，從而延長(zhǎng)橘皮產(chǎn)品的生命周期，進(jìn)一步提 高可持續(xù)性。第三，從藝術(shù)審美的角度切入，強(qiáng)化造型語(yǔ)言的多 樣性，體現(xiàn)審美需求的可持續(xù)性。橘皮產(chǎn)品的外形、顏色、材質(zhì) 等設(shè)計(jì)要素也應(yīng)合理設(shè)計(jì)，與功能完美結(jié)合。尤其一款產(chǎn)品的外 形會(huì)直接影響目標(biāo)用戶的使用欲望，所以橘皮產(chǎn)品的外形設(shè)計(jì)不 能流于平庸，要寫好橘皮場(chǎng)景背后的設(shè)計(jì)故事，設(shè)計(jì)出兼具設(shè)計(jì) 美感和文化體驗(yàn)的橘皮產(chǎn)品。

橘皮產(chǎn)品應(yīng)用案例以國(guó)外設(shè)計(jì)居多。法國(guó)設(shè)計(jì)師VICTORIA LI?VRE和工程師LUCFISCHER于2019年在馬賽開(kāi)發(fā)了REPULP 品牌，他們從工廠生產(chǎn)中回收廢棄橘皮，通過(guò)特殊工藝再將其和 可再生材料混合加工，開(kāi)發(fā)和創(chuàng)造了包括咖啡杯、茶杯、燈罩等一系列橘皮產(chǎn)品。Repulp的設(shè)計(jì)理念是將橘皮材料變成大眾生 活中常見(jiàn)的應(yīng)用物質(zhì)，使它與塑料、玻璃、陶瓷建立了同等的價(jià) 值鏈條，不僅成品堅(jiān)固耐用，還能在丟棄后重新作為原料或直接 用于堆肥，在產(chǎn)品的全生命周期都實(shí)現(xiàn)了可用性。這種設(shè)計(jì)降低 了橘皮來(lái)源的門檻，通過(guò)原料混合技術(shù)提高了橘皮的應(yīng)用領(lǐng)域， 是非常好的橘皮創(chuàng)新設(shè)計(jì)案例。

同樣來(lái)自意大利的設(shè)計(jì)工作室Carlo Ratti Associati設(shè)計(jì)了 Feel the Peel橙汁吧，在這里消費(fèi)者能將直接榨汁后的橙皮變成 3D打印的生物塑料杯，并用它喝橙汁。Feel the Peel橙汁吧原型 機(jī)高3.1米，有一個(gè)圓形圓頂，可容納1500個(gè)橙子。當(dāng)消費(fèi)者點(diǎn) 擊按鈕，頂部軌道里的橙子就會(huì)滑下來(lái)榨汁，然后果皮進(jìn)入機(jī)器 底部的容器中干燥并研磨成“粉塵”，最后與PLA顆粒混合制造 可用于3D打印杯子的生物塑料材料。這樣的裝置非常醒目，可 以直接獲得消費(fèi)者的青睞，但是整體裝置造價(jià)昂貴，且橘皮一旦 無(wú)法第一時(shí)間制作成塑料杯，多余的橘皮因?yàn)楹枯^多很容易 就會(huì)腐敗發(fā)霉，難以繼續(xù)作為原材料。

相比以上這些工藝復(fù)雜、成本較高的橘皮產(chǎn)品設(shè)計(jì)，來(lái)自 倫敦布魯內(nèi)爾大學(xué)畢業(yè)生Denny Handley經(jīng)過(guò)無(wú)數(shù)次的實(shí)驗(yàn)，找 到了一種橙皮和其他可生物降解產(chǎn)品的完美混合物Bio-Peel材料 （圖4）。通過(guò)簡(jiǎn)單地添加生物聚合物、植物甘油、生物柴油副 產(chǎn)品和水，經(jīng)過(guò)塑形、烘烤和硬化處理，便可創(chuàng)造塑料的創(chuàng)新替 代品。Bio-Peel材料的制作工藝簡(jiǎn)單方便，所需原料、設(shè)備均可 在日常生活中找到，但是因?yàn)椴牧舷拗疲瑹o(wú)法利用3D打印等技 術(shù)進(jìn)行精確塑形，只能塑造簡(jiǎn)單的形狀。

綜上所述，橘皮的可降解性會(huì)賦予產(chǎn)品額外的生態(tài)環(huán)保功 能，藝術(shù)家圍繞環(huán)保理念進(jìn)行創(chuàng)意打造，首先對(duì)于橘皮進(jìn)行材料 改良，以先進(jìn)的技術(shù)手段優(yōu)化橘皮的性能，最終實(shí)現(xiàn)具有功能性 的橘皮材料造型，設(shè)計(jì)出具有獨(dú)特性、功能性，以及可持續(xù)性的 優(yōu)秀產(chǎn)品。

三、可持續(xù)性橘皮材料的制作工藝初探

筆者基于橘皮材料的特性研究，嘗試?yán)迷摬牧希瓿刹?分廢舊材料改良設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)踐。為了探究橘皮的物理特性，加深 對(duì)其材料運(yùn)用理解，筆者策劃并開(kāi)展了一系列材料實(shí)驗(yàn)，形成了 五個(gè)維度的研究方案，分別是：橘皮浸泡實(shí)驗(yàn)、橘皮干燥實(shí)驗(yàn)、 橘皮切碎實(shí)驗(yàn)、橘皮混合實(shí)驗(yàn)。每次實(shí)驗(yàn)過(guò)后都會(huì)根據(jù)總結(jié)的實(shí) 驗(yàn)結(jié)論作為下一步實(shí)驗(yàn)的依據(jù)，累計(jì)實(shí)驗(yàn)36次，其中有效實(shí)驗(yàn) 24次，對(duì)橘皮進(jìn)行浸泡、干燥、切碎和混合其他物質(zhì)，以探究 橘皮的物理特性和潛在材料潛力，得出了相對(duì)成熟的兩套能應(yīng)用 于設(shè)計(jì)生產(chǎn)的橘皮材料制作工藝。

實(shí)驗(yàn)一：基于造紙工藝的橘皮材料改造實(shí)驗(yàn)（圖1）

橘皮內(nèi)含的大量果膠具有黏合劑的作用，考慮到日常生 活、工作中，大量的紙巾或白紙被浪費(fèi)，有些僅僅只是擦了下水 就被丟棄，決定利用橘皮這一特性造紙。參考造紙工藝基礎(chǔ)原理 將廢棄的橘皮磨碎，與膠質(zhì)溶液混合壓制，制作橘皮紙。這種紙 張自帶橘皮清香，且使用手感極佳，肌理豐富，甚至可以作草圖 繪畫(huà)用紙。橘皮紙制作過(guò)程如下：

1.準(zhǔn)備橘皮、廢紙、黏合劑等相關(guān)原材料；準(zhǔn)備破壁機(jī)1 臺(tái)。將橘皮和日常收集廢紙調(diào)和5%的黏合劑一起放入破壁機(jī)內(nèi) 打成糊狀；

2.制作橘皮水1份，將橘皮水倒入廢舊周轉(zhuǎn)箱中，然后將上 一步得到的橘皮漿液倒入橘皮水中（橘皮水與橘皮漿調(diào)和比例為 1：1），充分?jǐn)嚢杈鶆颍?/p>

3.準(zhǔn)備抄紙框（90網(wǎng)格）與勺子，將抄紙框放入溶液中， 用勺子將溶液不停地澆灌到抄紙框上，直至將橘皮紙漿鋪滿整個(gè) 畫(huà)框；

4.將抄紙畫(huà)框放到太陽(yáng)光下曬若干小時(shí)，待充分干燥后得到 橘皮紙。

實(shí)驗(yàn)二：基于固定成形工藝橘皮材料開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)（圖2）

當(dāng)我們需要制作一個(gè)具體造型或設(shè)計(jì)應(yīng)用類的橘皮物件 時(shí)，我們需要解決的是將橘皮漿凝固成型的方法。在造型上可以 輔助模具生產(chǎn)定型。新鮮橘皮泥和生石灰混合后將形成固化態(tài)， 這恰恰能解決橘皮材料成型硬度問(wèn)題。與此同時(shí)，我們還可以添 加色劑，制作出具有獨(dú)特顏色的環(huán)保應(yīng)用材料或包裝材料。以下 是橘皮固定成形的加工工藝的過(guò)程展示。

1.準(zhǔn)備橘皮、可食用石膏粉、清水，將橘皮熬煮晾曬干，并 打成粉末后，和石膏粉及水按比例混合（質(zhì)量比為：橘皮3、石 膏2、清水1）；

2.橘皮粉末與石膏粉末經(jīng)過(guò)充分?jǐn)嚢韬螅瑢⒌玫胶隣钗铩６?次進(jìn)行凝固實(shí)驗(yàn)，通過(guò)厚度、溫度等具體條件，記錄糊狀物凝固 時(shí)間，形成固化參數(shù)，以達(dá)最佳值；

3.塑造產(chǎn)品形體，既可以通過(guò)自然造型的手作方法，也可通 過(guò)事先準(zhǔn)備好的模具進(jìn)行壓模制作。糊狀物由于石膏凝固反應(yīng)， 逐步硬化。待完全干燥后即可使用（產(chǎn)品硬度可由放入石膏比例 調(diào)配決定，同時(shí)也可混合其他攪拌物）。

4.糊狀物在凝固過(guò)程中，可以利用模型壓制技術(shù)固定其形 態(tài)，也可調(diào)和顏色進(jìn)行相關(guān)的產(chǎn)品生產(chǎn)。

上述實(shí)驗(yàn)呈現(xiàn)了兩類不同產(chǎn)品開(kāi)發(fā)路徑：實(shí)用性紙張以及 包裝模塊成型手段。這類基礎(chǔ)材料實(shí)踐與工藝研究?jī)H僅停留在對(duì) 材料使用性能的具體感知上，與國(guó)際藝術(shù)家成熟的橘皮產(chǎn)品還具 有一定差距。在未來(lái)的研究方案中，將進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)概念的語(yǔ) 言形式，即把可持續(xù)使用的生態(tài)材料轉(zhuǎn)化為創(chuàng)造性設(shè)計(jì)應(yīng)用，實(shí) 現(xiàn)外形、功能拓展上創(chuàng)新方法，真正利用橘皮創(chuàng)作出獨(dú)具特色的 產(chǎn)品。

四、結(jié)論

從可持續(xù)設(shè)計(jì)的角度出發(fā)，廢棄橘皮經(jīng)過(guò)回收處理與藝術(shù) 創(chuàng)造可以生產(chǎn)出適合生活應(yīng)用的諸多產(chǎn)品，推進(jìn)橘皮產(chǎn)品的生產(chǎn) 實(shí)踐具備巨大的市場(chǎng)潛力。藝術(shù)家在對(duì)橘皮材料的利用與改良 中、在產(chǎn)品的應(yīng)用上提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)參考。材料實(shí)驗(yàn)的成果論 證了生態(tài)材料的回收利用具備社會(huì)效益與創(chuàng)新價(jià)值，同時(shí)也為可 持續(xù)設(shè)計(jì)提供了新的思路與發(fā)展方向，將有效延續(xù)諸如橘皮的各 類生態(tài)材料的生命周期與藝術(shù)表現(xiàn)力。