Komposterbart biolæder tilbyder bæredygtige løsninger til tøjindustrien og videre

Siden begyndelsen af ​​den industrielle revolution har tøjproduktion været på en uholdbar vej. Som de fleste fremstillingsvirksomheder produceres tekstiler på en lineær måde med en vugge-til-grav-model. Stoffer som bomuld dyrkes, bæres, bruges og smides derefter væk. Tekstilindustrien som helhed er ansvarlig for 10 % af de globale kulstofemissioner, hvor læder er særligt skadeligt.

Kvægindustrien er den eneste førende drivkraft for skovrydning, og garvning af læder skaber en stor kemisk forurening. Disse udfordringer har motiveret en søgen efter mere bæredygtige tekstiler, især læderalternativer.

Et team med en track record for vellykket samarbejde kan have et svar. Biomedicinske ingeniørforskere ved Columbia Engineering annoncerede for nylig, at de har skabt et komposterbart biolæder med overlegen flammehæmning og lav miljøpåvirkning. Deres mikrobielle nanocellulose (MC) biolæder har en 1.000 gange lavere kræftfremkaldende påvirkning end kolæder og et betydeligt mindre kulstofaftryk end syntetisk læder eller bomuld. Deres undersøgelse blev offentliggjort i Environmental Science:Advances .

Holdet, ledet af Theanne Schiros og Helen Lu, sammen med ph.d. kandidat Romare Antrobus, har arbejdet sammen i flere år i Columbias Materials Research Science and Engineering Center (MRSEC) for at udvikle materialer til en bred vifte af applikationer fra biomedicin til energi, elektronik og tekstiler, lagde grundlaget for at opfinde dette alsidige nye materiale.

"Vores biolæder repræsenterer et gennembrud, ikke kun for tekstiler, men viser andre industrier, hvordan man udforsker en bæredygtig fremstillingsproces for at konstruere regenerative materialer," sagde Lu, professor i biomedicinsk ingeniørvidenskab og senior vicedekan for fakultetsanliggender og avancement ved Columbia Engineering.

For at lave højtydende biotekstiler udnyttede holdet mikrobiel biosyntese af nanocellulose og hentede inspiration fra præ-industriel og oprindelig videnskab. Schiros antog, at en hovedkomponent af pattedyrs hjerne, der i årtusinder blev brugt til at garve huder til læder - lecithin phosphatidylcholin - ville stabilisere interaktionen af ​​cellulose med både vand og lipider i en garveemulsion og modificere materialeegenskaberne af MC gennem dets hydrofile grupper for at lave den er velegnet til brug som biolæder.

Når forskerne brugte traditionelle hjerne- og røggarvningsprocesser, bemærkede de en stigning i trækstyrke og duktilitet af MC, hvilket opmuntrede denne undersøgelseslinje. Deres opdagelse førte til udviklingen af ​​en miljøvenlig, plantebaseret lecithin-"garvningsproces" til nanocellulose, der skabte et stærkt, komposterbart biolæder.

Denne nye proces vil ikke kun transformere fremtidig tekstiludvikling, men også kulturarvsforskning. Mens civilisationer rundt om i verden har skabt bæredygtige og holdbare tekstiler siden antikken, er de fleste af disse gamle teknikker gået tabt.

"Vores team samarbejder nu med forskere på Metropolitan Museum of Art for at udvikle en database for konserveringsstudier for artefakter i deres kulturarvssamlinger og for at forstå mekanismen bag historisk garvning af hjerne og organer," siger Schiros, lektor i materialevidenskab ved instituttet. Fashion Institute of Technology og adjungeret associeret forsker i Columbias MRSEC.

For at komme fuld cirkel til moderne design, skabte forskerne et par naturligt farvede, mikrobielle biolædersneakers i et samarbejde med Public School NY. Sneakersene er en del af en udstilling, Towards a Circular Society:Learning from Nature, som i øjeblikket kan ses på University of Berns Wyss Academy for Nature. De vil også kunne ses i en separat udstilling på Montreal Museum of Fine Arts.

Denne nye undersøgelse bygger på forskernes succesrige nytænkning af fremstilling gennem linsen af ​​biomaterialer og den cirkulære økonomi, herunder to startups, der er spundet ud af deres laboratorier, Algiknit, som laver tangbaserede biofibre, og Wewool, som har skabt en platform for høj -ydeevne regenerative tekstilfibre med DNA-programmeret farve og funktion, såsom stretch eller vandtætning, leveret af konstruerede proteiner.

Med deres resultater med at udnytte mikrobernes kraft og udvikle paleo-inspirerede grønne forarbejdningsteknikker forventer Lu og Schiros, at biofabrikation spiller en afgørende rolle i at lette en overgang til en mere bæredygtig økonomi. MC tilbyder en modulær konstruktionsplatform til højtydende regenerative materialer med forskellige anvendelser, fra vævsteknologi til batterier, elektronik, biosensorer og forureningsrensning, som forskerne fortsætter med at udforske.

Schiros mener, at den brede anvendelighed af deres forskning måske kun er et spørgsmål om tid. Hun tilføjede, at "biofremstillingstilgangen, der er udviklet her, kan incitamentere og fremskynde et paradigmeskifte til en cirkulær materialeøkonomi, der er afgørende for globale klimamål og bæredygtig udvikling." + Udforsk yderligere

Jagten på bæredygtige læderalternativer