Sinds het begin van de industriële revolutie bevindt de kledingproductie zich op een onhoudbaar pad. Zoals de meeste productie, wordt textiel geproduceerd op een lineaire manier met een wieg-tot-graf-model. Stoffen zoals katoen worden gekweekt, gedragen, gebruikt en vervolgens weggegooid. De textielindustrie als geheel is verantwoordelijk voor 10% van de wereldwijde CO2-uitstoot, waarbij vooral leer schadelijk is.

De vee-industrie is de belangrijkste oorzaak van ontbossing en het looien van leer zorgt voor veel chemische vervuiling. Deze uitdagingen hebben geleid tot een zoektocht naar duurzamer textiel, met name leeralternatieven.

Een team met een trackrecord van succesvolle samenwerking kan een antwoord hebben. Biomedical Engineering-onderzoekers van Columbia Engineering hebben onlangs aangekondigd dat ze een composteerbaar bioleer hebben gemaakt met superieure vlamvertraging en een lage impact op het milieu. Hun microbiële nanocellulose (MC) bioleer heeft een 1.000 keer lagere kankerverwekkende impact dan rundleer en een aanzienlijk kleinere ecologische voetafdruk dan synthetisch leer of katoen. Hun studie werd gepubliceerd in Environmental Science:Advances .

Het team, onder leiding van Theanne Schiros en Helen Lu, samen met Ph.D. kandidaat Romare Antrobus, werkt al enkele jaren samen in Columbia's Materials Research Science and Engineering Center (MRSEC) om materialen te ontwikkelen voor een breed scala aan toepassingen, van biogeneeskunde tot energie, elektronica en textiel, en legde de basis voor het uitvinden van dit veelzijdige nieuwe materiaal.

"Ons bioleer vertegenwoordigt niet alleen een doorbraak voor textiel, maar laat andere industrieën zien hoe ze een duurzaam productieproces kunnen verkennen om regeneratieve materialen te ontwikkelen", zegt Lu, hoogleraar biomedische technologie en Senior Vice Dean of Faculty Affairs and Advancement bij Columbia Engineering.

Om hoogwaardige biotextielen te maken, maakte het team gebruik van microbiële biosynthese van nanocellulose, geïnspireerd door pre-industriële en inheemse wetenschap. Schiros veronderstelde dat een hoofdbestanddeel van de hersenen van zoogdieren dat millennia lang werd gebruikt om te looien zich in leer verbergt - lecithinefosfatidylcholine - de interactie van cellulose met zowel water als lipiden in een bruinendemulsie zou stabiliseren en de materiaaleigenschappen van MC zou wijzigen door zijn hydrofiele groepen om het is geschikt voor gebruik als bioleer.

Toen de onderzoekers traditionele bruiningsprocessen voor hersenen en rook gebruikten, merkten ze een toename in treksterkte en ductiliteit van MC op, wat deze onderzoekslijn aanmoedigde. Hun ontdekking leidde tot de ontwikkeling van een milieuvriendelijk, plantaardig lecithine "looiproces" voor nanocellulose dat een sterk, composteerbaar bioleer creëerde.

Dit nieuwe proces zal niet alleen de toekomstige textielontwikkeling transformeren, maar ook het onderzoek naar cultureel erfgoed. Hoewel beschavingen over de hele wereld sinds de oudheid duurzaam en duurzaam textiel hebben gemaakt, zijn de meeste van deze oude technieken verloren gegaan.

"Ons team werkt nu samen met wetenschappers van het Metropolitan Museum of Art om een ​​database voor conserveringsstudies te ontwikkelen voor artefacten in hun cultureel-erfgoedcollecties en om het mechanisme achter het historische looien van hersenen en organen te begrijpen", zegt Schiros, universitair hoofddocent materiaalkunde aan de Universiteit van Amsterdam. Fashion Institute of Technology en adjunct associate research scientist in Columbia's MRSEC.

Om de cirkel rond modern design te maken, creëerden de onderzoekers een paar natuurlijk geverfde, microbiële bioleren sneakers in samenwerking met Public School NY. De sneakers maken deel uit van een tentoonstelling, Towards a Circular Society:Learning from Nature, die momenteel te zien is in de Wyss Academy for Nature van de Universiteit van Bern. Ze zullen ook te zien zijn in een aparte tentoonstelling in het Montreal Museum of Fine Arts.

Deze nieuwe studie bouwt voort op de succesvolle heroverweging van productie door de onderzoekers door de lens van biomaterialen en de circulaire economie, waaronder twee startups die uit hun laboratoria zijn voortgekomen, Algiknit, dat op kelp gebaseerde biovezels maakt, en Werewool, dat een platform heeft gecreëerd voor hoge -presterende regeneratieve textielvezels met DNA-geprogrammeerde kleur en functie, zoals stretch of waterdichtheid, geleverd door gemanipuleerde eiwitten.

Met hun prestaties in het benutten van de kracht van microben en het ontwikkelen van paleo-geïnspireerde groene verwerkingstechnieken, verwachten Lu en Schiros dat biofabricage een cruciale rol zal spelen bij het faciliteren van een overgang naar een duurzamere economie. MC biedt een modulair engineeringplatform voor hoogwaardige regeneratieve materialen met verschillende toepassingen, van weefseltechnologie tot batterijen, elektronica, biosensoren en verontreinigingssanering, die de onderzoekers blijven onderzoeken.

Schiros gelooft dat de brede toepasbaarheid van hun onderzoek slechts een kwestie van tijd is. Ze voegde eraan toe dat "de hier ontwikkelde biofabricagebenadering een paradigmaverschuiving naar een circulaire materialeneconomie kan stimuleren en versnellen, die cruciaal is voor wereldwijde klimaatdoelstellingen en duurzame ontwikkeling." + Verder verkennen

De zoektocht naar duurzame leeralternatieven