Co się dzieje z drożdżami pozostałymi po warzeniu piwa? Większość ląduje w śmietniku lub staje się karmą dla zwierząt. Okazuje się jednak, że ten pozornie bezwartościowy odpad może stać się surowcem dla zupełnie nowej generacji tekstyliów. Badacze z Pennsylvania State University dokonali ciekawego odkrycia, które może zmienić nasze spojrzenie na przemysł odzieżowy.
Biomasa drożdżowa zamiast bawełny i wełny
Proces rozpoczyna się od pozyskania biomasy drożdżowej, która stanowi odpad przy produkcji piwa, wina czy niektórych farmaceutyków. Naukowcy agregują białka z drożdży, a następnie rozpuszczają powstałą pulpę w roztworze stosowanym również przy wytwarzaniu lyocellu, a więc popularnego włókna celulozowego. Tak przygotowana masa jest przędzona przez specjalną dyszę, tworząc ciągłe włókna, które następnie poddaje się płukaniu, suszeniu i skręcaniu w przędzę.
Pozostałe drożdże z warzenia piwa, wina, a nawet produkcji niektórych farmaceutyków, mogą zostać ponownie wykorzystane do produkcji wysokowydajnych włókien, mocniejszych niż włókna naturalne, ze znacznie mniejszym wpływem na środowisko – wyjaśnił Melik Demirel, materiałoznawca z Penn State.
Niezwykle istotną zaletą całego procesu jest jego zamknięty charakter. Prawie cały rozpuszczalnik (dokładnie 99,6%) może być odzyskany i ponownie wykorzystany w kolejnych cyklach produkcyjnych. Same włókna są w pełni biodegradowalne, co stanowi znaczącą przewagę nad syntetycznymi materiałami na bazie ropy naftowej. Demirel porównuje tę innowację do historycznego przełomu sprzed 11 tysięcy lat, kiedy ludzie udomowili owce dla wełny. Teraz naukowcy w pewnym sensie “udomawiają” drożdże dla włókna, co może całkowicie zmienić perspektywę rolnictwa i pozwolić skupić więcej zasobów na uprawach spożywczych.
Parametry techniczne i produkcja przemysłowa
Włókna z biomasy drożdżowej osiągają finetość 1,7-2,2 dtex oraz wytrzymałość właściwą do 23 cN/tex, co przekłada się na około 50% wyższą wytrzymałość na rozciąganie niż w przypadku typowych włókien białkowych, np. wełny. Co ważne, nie są to jedynie laboratoryjne eksperymenty, bo technologia przeszła już pomyślnie próbę w warunkach przemysłowych. Do tej pory w niemieckiej fabryce przeprowadzono produkcję pilotażową, podczas której wytworzono około 450 kilogramów materiału.
Czytaj też: Mały jak pizza, a mocny jak czołg. Najmocniejszy silnik świata redefiniuje moc
Proces przędzenia trwał ponad 100 godzin, wykazując przy tym stabilne zachowanie z wysoką lepkością i stałą jakością włókien. Koszt produkcji wynosi około 6 dolarów za kilogram przy rocznej produkcji na poziomie 6750 ton (wedle scenariusza), a więc wyraźnie mniej niż 10-12 dolarów za kilogram naturalnej wełny. Jednocześnie ocena cyklu życia pokazuje, że produkcja wymaga drastycznie mniej wody i ziemi, a to przy niemal zerowej emisji gazów cieplarnianych. Samo wyprodukowanie około kilograma bawełny, czyli ilości potrzebnej do wykonania jednej koszulki i jednej pary dżinsów, wymaga około 10 tysięcy litrów wody. Nowa technologia drastycznie ogranicza zużycie wody dzięki wysokiemu odzyskowi rozpuszczalnika (99,6%) i procesowi lyocellowemu.
Walka z głodem i odpadami modowymi
Uprawy bawełny zajmują obecnie około 88 milionów akrów ziemi uprawnej na całym świecie, a prawie 40% tej powierzchni znajduje się w Indiach, czyli kraju, który zajmuje “poważne” miejsce w Globalnym Indeksie Głodu. Zastąpienie konwencjonalnych włókien nowymi materiałami z fermentacji mogłoby uwolnić te grunty pod produkcję żywności. Z drugiej strony musimy pamiętać o odpadach tekstylnych, bo przykładowo tylko w 2018 roku w USA wygenerowano 17 milionów ton tekstyliów, co stanowiło 5,8% wszystkich odpadów komunalnych. Problem nie kończy się na wysypiskach. Włókna syntetyczne, takie jak poliester i nylon, podczas produkcji, przetwarzania i użytkowania rozpadają się na mikrowłókna, które przenikają do środowiska i organizmów żywych. Mikroplastik z tekstyliów trafia do oceanów, jest wchłaniany przez ryby, a ostatecznie ląduje na naszych talerzach.
Czytaj też: Szansa dla elektrowni węglowych. Czy Rosja właśnie odczarowała węgiel?
Biodegradowalne włókna z biomasy drożdżowej oferują rozwiązanie tego problemu, bo takie włókna białkowe z fermentacji to nie tylko obietnica zrównoważonego rozwoju. To konkretne rozwiązanie, które przeszło testy przemysłowe i jest gotowe do komercjalizacji. Jeśli więc technologia przyjmie się na szerszą skalę, to może rzeczywiście przyczynić się do realizacji celu ONZ, zapewniając każdemu dostęp do pożywnej żywności, jednocześnie redukując ślad środowiskowy przemysłu tekstylnego.
Czy to naprawdę może zmienić świat mody?
Patrząc na te wyniki, trudno nie odnieść wrażenia, że mamy do czynienia z technologią o ogromnym potencjale. Jednak jak to często bywa z innowacjami, kluczowe okaże się ich wdrożenie na masową skalę i akceptacja przez rynek. Nowy materiał wydaje się spełniać wszystkie warunki, bo przecież jest tańszy w produkcji, wytrzymalszy od naturalnych odpowiedników i przede wszystkim znacznie bardziej przyjazny dla środowiska. Pozostaje pytanie, czy konsumenci będą gotowi zaakceptować odzież produkowaną z odpadów po piwie, bo historia pokazuje, że nawet najlepsze technologie potrzebują czasu, by zdobyć powszechną akceptację.
Czytaj też: Wlecieli samolotem w oko huraganu kategorii 5. To co nagrali przekracza ludzkie wyobrażenia
Praca jednak już wrze. Technologia została już opatentowana i licencjonowana firmie Tandem Repeat Technologies, założonej przez Demirela i Benjamina Allena. Firma stworzyła markę internetową Sonachic, która ma wprowadzić nowy materiał na rynek masowy.
