Innovative regenererede tekstilfibre – af protein

Og jeg fortsætter ufortrødent med at følge med, efter de forrige indlæg om innovative regenererede tekstilfibre; endnu flere innovative anvendelser af metoderne til regenerering af organisk materiale til tekstile fibre, denne gang er udgangspunktet protein-baseret.

Ved sidste års amerianske BioDesign Challenge, var det en gruppe studerende fra Fashion Institute of Technology i New York der vandt, med deres bidrag af strikket alginat. Alginat fra alger var forinden blevet ‘wet-spundet’ til ‘filament’ ved at ekstrudere alginat-masse ud i calcium klorid opløsning (i øvrigt samme metode der benyttes ved spherification indenfor molekylær gastronomi), i forskellige blandingsforhold med  polysaccharidet chitosan (som også kort blev beskrevet i dette indlæg) og eddike syre.

 

I Schweiz har en forskerspire, Philipp Stössel / ETH Zürich) arbejdet med at fremstille tekstil fibre af gelatine fra slagteri affald (ja, det samme som husblas. Og ja, fremstillingen af det, ER ret ulækker;-)), der er blevet strikket til en handske, der rent faktisk var vandfast.

 

 

Hvad der er ganske interessant er at gelatine (kollagen-protein) også findes i det kommercielt tilgængelige tekstil materiale, UMORFIL®, hvor kollagen stammer fra fiskeskæl, og blandes med viskose-processeret cellulose, inden materialet spindes/størknes som tekstil fiber.

Fra et thaiwansk spinderi, er nedenstående hentet:

1. Beauty fiber is a recycled fiber of animal protein materials; it is composed by collagen peptide amino acid and rayon fiber, which can be decomposed by earth.

2. fabric made from UMORFIL is friendly to the skin with moisture function, cozy to wear, and the most unique point of this fabric is collagen peptide amino acid ingredient will keep active even after washing, which provide a persistent quality and functionality for the textile products.

Jeg gad VIRKELIG godt have noget af dette tekstile materiale mellem fingrene. -Og i mikroskopet:-)

Og nåeh ja, så er der seføli også lige Adidas’ spider-sko; af rekombinant produceret edderkoppe-silke. Jeg har tidligere skrevet om denne slags laboratorie-fremstillede bio-materialer. Superspændende, perspektiv-rigt initiativ!

© adidas Group (photographer: Hannah Hlavacek)

Det er skisme spændende! Det bliver virkelig interessant at følge udviklingen. Og forhåbentlig selv komme til at fremstille noget lignende!

Innovative regenererede tekstilfibre

Jeg har, i et tidligere indlæg, skrevet om innovative anvendelser af metoderne til regenerering af organisk materiale til tekstile fibre. Om Orange Fiber af appelsinskraller, ReNewcell af kasseret tøj, QMilk af fødevare-uegnet mælke-protein, og Soya protein fra tofu-produktion.

Udnyttelse af biprodukter til fremstilling af regenererede tekstilfiber

 

-Men det stopper ikke der. Tvært imod, faktisk. Det PIPLER frem med innovative, kreative, funktionelle og lækre tekstile fibre:-)

 

Et af de mere kreative, er det hollandske Mestic-initiativ, hvor seje Jalila Essaïdi benytter kokasser (ja!) til at udvinde cellulose, såvel som andre kemiske forbindelser, til fremstilling af bioplast og regenererede cellulose fibre. Udviklingsarbejdet, der er foregået i samarbejder med H&M,  har opnået stor berettiget opmærksomhed og anerkendelse ved at vinde den nylige Global Change Award, der afiklers med H&M foundation.

 

ReFibra®, som Rachel Kollerup just har skrevet så fint om, er (endnu) en regenereret cellulosefiber, hvor udgangsmaterialet er kasseret tekstil. Producenten er Østrigske Lenzing, der ud over ReFibra® og Tencel® også producerer Lenzing Viskose® og Lenzing Modal®.

 

Også biomaterialer fra krabber og andet hav-kræ, polysacchariderne chitin og chitinosan, benyttes til fremstilling af tekstile materialer.

CRABYON®, fra japanske Omikenshi, er et eksempel på en sådan fiber, der benyttes til for eksempel baby/børne undertøj, strømper og undertøj.

     

Produktions-processen, hvor polysaccharidet chitin udvindes fra krabbe-skaller, præsentere her af italienske Tec Service

 

 

 

 

 

Refibra – og noget om solventer til opløsning af cellulose

Rachel Kollerup har skrevet så fint et indlæg om ReFibra™ fiberen. -Med fokus på miljøaspekterne ved de forskellige regenererede cellulose-fibre.

TENCEL® har fået en søster og nu er hun klassens darling, no. 1 bæredygtig fiber

Jeg har tidligere skrevet om regenererede tekstilfibre.

Udnyttelse af biprodukter til fremstilling af regenererede tekstilfiber

-hvor jeg præsenterer de særdeles spændende perspektiver der er i at benytte biprodukter, som appelsinskraller fra juice-produktion, kasseret tøj, protein fra mælk der er uegnet til menneskeføde og rest-protein fra tofu-produktion. Siden det oplæg blev skrevet, er der kommet endnu flere spændende bud på tilvejebringelse af udgangsmaterialet, cellulose, på forsvarlig vis (blog-indlæg på beddingen)

Fremstillede cellulose-baserede tekstilfibre

-med uddrag fra Lenzings sustainability rapporter, hvor miljømæssige aspekter ved deres produktion af cellulose-fibre adressers

Innovative cellulosebaserede tekstilfibre af bambus

-hvor nogle alternativer til de ofte “green-washede” bambus-viskose tekstil fibre præsenteres.

Gennemgående, når biologisk materiale skal opløses og regenereres, handler det om at finde velegnede metoder til netop at få opløst materialet, og derefter få det regenereret i en ønsket form, for eksempel i fiber-form. Der finde ganske mange forskellige kemiske metoder til dette, og der foregår særdeles meget forskning og udvikling på området. Afgørende, i forhold til at metoderne er bæredygtige, er at de er måde miljøvenlige, etisk forsvarlige og økonomisk rentable. I forhold til miljø-aspektet, er det særdeles interessant at orienter sig i forhold til mindsettet bag de 12 “green chemistry” principper.

 

Formuleringen af principperne herunder er hentet direkte fra den danske wiki:

  1. Så vidt det er muligt undgå affald. Det er bedre at forebygge affaldsdannelsen end at skulle skille sig af med affaldet.
  2. Der skal opnås høj atomøkonomi dvs. at kemiske produkter i forbindelse med fremstillingen, så vidt muligt skal indgå i det færdige produkt, så der dannes mindre spild.
  3. Ved syntetisk fremstilling af stoffer skal der tilstræbes, at anvende mindre sundhedsskadelige kemiske stoffer.
  4. Virksomhederne skal bestræbe sig på at fremstille sikrere stoffer, der er funktionelle og ufarlige.
  5. Der skal anvendes mindre farlige kemiske stoffer, som katalysatorer og kemiske opløsningsmidler.
  6. Energieffektiviteten skal være så god som mulig. De kemiske processer skal udformes således, at de kræver mindst mulig energiforbrug ved fremstillingen.
  7. Virksomhederne skal så vidt muligt bruge fornybare resurser ved fremstillingen. Råstoffer skal hellere være fornybare end udtømmelige.
  8. Reducere derivatisering dvs. at en forbindelse kan afledes af en anden forbindelse. De synteser der indgår i processen skal udformes således, at man undgår at fremstille beskyttede grupper.
  9. Anvend katalysatorer. Ved brugen af katalysatorere minimeres spildet ved støkiometriske reaktioner og energiforbruget nedsættes.
  10. Virksomhederne skal udvikle stoffer, der er nedbrydelige i naturen. Stofferne må ikke skade vores miljø.
  11. Virksomhederne skal overvåge processerne og sikre, at der ikke sker uheld i forbindelse med processen.
  12. De kemiske processer skal foregå på en måde der forbygger uheld og udslip.

I forbindelse med opløsning af cellulose, med NMO i forhold til NaOH/CS2, er det for eksempel pkt 1, der imødekommer, idet der er bedre basis for at generere mindre affald (spildevand) med produktion i lukket system. Og pkt 5, idet der benyttes mindre farlige kemiske opløsningsmidler (solventer).

 

 

 

Superwash (“anti-felt”) behandling af uld

Uld kradser. Eller retter; NOGET uld kradser. Der er nemlig stor forskel på forskellige typer ulds tilbøjelighed til “at kradse”. Dertil komme at uld kan behandles, under forædlingen af rå uld til tekstilfiber, så ulden ikke længere kradser helt så meget. Denne type behandles kendes som superwash behandling eller anti-felt behandling. Når ulden efter-behandles på denne måde, bevirker det nemlig både at den kradser mindre, men også at den bedre tåler maskinvask, uden at krympe.

Grunden til at uld krymper ved vask, og kradser, skyldes den fysiske opbygning af uld-fiberen. Overfladen er særdeles ru, da den er opbygget med en skæl-struktur, der mindre hvordan tagsten lægges.

På billedet herover ses forskellige tekstile fibre i forstørrelse (ved hjælp af skanning elektron mikroskopi). Der ses tydelig “skæl-struktur” for de forskellige uld-typer, corse (grov), fine, alpaca, cashmere, og denne skælstruktur er især påfaldende for uld-fibrene, når man sammenligner med de andre fiber-typer; silke, linen (hør), cotton (bomuld) og polyester.

Det ses også at der er forskel på størrelsen af skællene på de forskellige uld-fibre, og at fibrene har forskellig tykkelse. Skællene er dem, der bevirker at det kan opleves at uld “kradser”, og at uld krymper ved vask; skællene virker simpelthen som modhager, så fibrene filter sammen.

Derfor, når man forsøger at modvirke at uld kradser og krymper, arbejder man ud fra princippet for at få formindsket skællene. Dette kan gøres på forskellige måder;

  • formindske skællene ved at nedbryde dem, kemisk eller enzymatisk.
  • “coate” fiber-overfladen, så der lægges en tynd hinde hen overskæl-strukturen.

Kemisk formindskelse af skællene har typisk været udført med klor eller basisk væske. Begge behandlinger kendes som værende ganske miljøbelastende, især hvis der ikke er ordnede forhold for spildevands-rensning. Den enzymatiske formindskelse af uldens skæl kendes som for eksempel bio-poolishing, og betragtes som værende mere miljøvenlig. Her benyttes enzymer fra for eksempel Novozymes, til at nedbryde spidserne på skællene, så de ikke er så skarpe længere.

Coating af uld-fibre, hvor der lægges en tynd hinde rundt om hver enkelt uld-fiber, kan benyttes sig af forskellige polymere til at coat’e fibrene.

Dilling, dansk producent af økologisk undertøj, har lavet en fin, pædagogisk grafisk fremstilling af princippet for de forskellige behandlinger af uld-fibrene.

Coat’ede uldfibre opleves typisk som værende blødere end kemisk og/eller enzymatisk behandlede fibre, da modhagerne er helt dækkede. Til gengæld mistes også nogle af ulds andre gode egenskaber, nemlig evnen til at binde fugt og modvirke sved-lugt. -Og, der er en tilbøjelighed til at coatingen/hinden vaskes af, med tiden, så man kan opleve at ens yndlings-uldtrøje lige pludselig krymper ved vask, efter at være blevet vasket uden problemer masser af gange…

 

I forhold til coating af uld-fibrene, sker der spændende teknologiske landvindinger; Schoeller-gruppen vandt således i 2013 Outdoor Industry Award 2013 GOLD prisen for deres chlorine-free EXP 4.0 machine-washable treatment. 

Princippet for Schoellers EXP-metode illustreres i denne figur:

 I stedet for at overtrække hele fiberen med en vand-holding hinde, “beklædes” kun de steder på uldfiberen hvor modhagerne/skællene er. Det beskrives på Schoellers webside at der benyttes ecological polymer i micro patches. Af deres webside fremgår det at EXP is the first wool finishing process in the world to meet the strict criteria of the “bluesign®” and “Global Organic Textile (G.O.T.S)” standards, and it also conforms with the “Öko-Tex standard”.

 

 

 

 

Tekstilfibre af lab-fremstillede (rekombinante) proteiner

2015-07-24-1437765014-8619988-boltthreads-thumb

At proteiner kan spindes (i betydningen; fiberfremstilles) af mennesker, til tekstile fibre, er på ingen måde nyt. Faktisk startede det for et par århundreder siden, da man eksperimenterede med vådspinding af de såkaldte Azlons; regenererede/fremstillede tekstilfibre af protein. -Den tekstilfiber, der formentlig er bedst kendt, er mælkeprotein-fiberen, men også sojaproteinfiber og majsproteinfiber er ret let at skaffe sig, fx i velassorterede garn-forretninger. I sin tid skrev jeg en lille artikel om mælkeprotein-fibrene.

Istedet for at benytte proteiner fra fx køer, sojaplanter eller majskolber, er der efterhånden stadig flere beretninger om laboratorie-fremstilling af protein til tekstilfibre. Protein-fibre kender vi jo i forvejen som særdeles komfortable materialer til beklædning; både uld og silke er protein-fibre. Uld og silke er naturlige tekstilfibre. Ved at fremstille protein til fiberfremstilling i bioreaktorer, behøver vi ikke “dyrke” får eller silkeorme, for at høste deres fibre. Derved muliggøres mere miljøvenlig og dyre-etisk fremskaffelse af udgangsmaterialet for tekstiler. Man kan snildt forestille sig at også de ovenfor nævnte azlon-proteiner, kasein, soja-protein og majs-protein, kan fremstilles rekombinant vha mikroorganismer, i stedet for at skulle “dyrke” henholdsvis køer, sojaplanter eller majs.

SPIBER_LOGO

Det japanske firma Spiber fremstiller edderkoppesilkeprotein vha bakterier; såkaldt rekombinant udtryk af protein (på samme måde som fx insulin til mennesker kan fremstilles vha bakterier). Dette materiale af edderkoppeprotein benyttes til at fremstille tekstilfibre, og sammen med firmaet North Face er der blevet  fremstillet en parka.

north-face-moon-parka-4

North Face – Spiber Moon Parka Jacket – Synthetic Spider Silk Fabric …

nav.logo

Foretagenet Bolt Threads fremstiller også protein vha bakterier, for eksempel silkeprotein, med henblik på at kunne producere silkeprotein i stor skala, og med mulighed for at modificere proteinet.

Screen Shot 2016-05-06 at 23.57.30

Når proteiner fremstilles på denne måde, i bioreaktorer vha bakterier eller gær, er der uanede muligheder for at ændre på proteinet, så det får nye egenskaber. Et mere ekstremt eksempel er modificering af silke-proteinet så det blev selvlysende, ved at koble sekvensen for GFP til sekvensen for fibroin, inden dette kombi-protein blev udtrykt af mikroorganismer (omtalt i dette indlæg).

Fluorescent-Cocoons-Crop

Også firmaet Kraiglabs fremstiller protein, der har ændrede egenskaber, i forhold til naturlig silke; det såkaldte Monster Silk™

logo

KraigLabs fiber er fremstillet af protein der er en “blanding” af edderkoppens og silkeormens silke. De har blandet opskriften (sekvensen) fra de 2 proteiner, og får fibrene fremstillet ved hjælp af transgene silkeorm.

monster-spider-silk-moths

Ved at blande sekvenserne fra de 2 naturlige silkespindere, edderkop og silkeorm, opnår firmaet en markant stærkere og mere fleksibel fiber en kommercielt tilgændeligt silke.

Spændende at se hvad fremtiden bringer!

 

 

Udnyttelse af biprodukter til fremstilling af regenererede tekstilfiber

I Italien er der blevet udviklet regenererede cellulosefibre af biproduktet fra appelsinjuice-fremstilling, de såkaldte Orange fiber.

orange-fiber-logo_orange-fiber - stillebenorange-fiber-logo

Kan vi mon gøre det samme med biproduktet fra dansk æblemost-fremstilling? Eller andre cellulose-holdinge biprodukter?

I sverige benyttes cellulose fra vort aflagte bomulds-tøj til fremstilling af nye regenererede cellulose-fibre: Renewcell

logo-renewcell1 renewcell-klanning1

I tyskland sysler Anke Domaske og hendes team ved QMILK med at fremstille regenereret protein-fiber (Azlon) af kasein fra mælk, der er uegnet som fødevare.

qmilk-collage-e1405507408430

I japan udnytter man, efter sigende, protein-kagen fra tofu fremstilling til at lave soja-proteinfibre.

fiber_soy

soyafiber

Selv arbejder jeg med at udnytte det keratin-holdinge biprodukt fjer til fremstilling af fiber eller nonwoven elektrospundet tekstil. -Der er endnu et stykke vej, men det er super spændende:-)

fjer

Og, der må AFGJORT være andre biprodukt-fraktioner i Danmark, der må kunne udnyttes til materiale- og/eller fiberfremstilling. Igang – igang – igang!

 

Plast-nedbrydende mikro-organismer

-(en af) grundene til at plast i naturen er så uheldigt, er at naturen ikke selv har dannet den kemiske bindinger der findes i plast, og derfor ikke igennem tiden har udviklet enzymer til at nedbryde disse kemiske bindinger. Cirka halvdelen af europæernes beklædning er såkaldte fremstillede fibre, hovedparten af disse er syntetiske fibre. -Men, vi har jo efterhånden ladet naturen have over 100 år til at arbejde på sagen, og det begynder at vise sig:-)

Ved Utrech universitet er 2 piger, Katharina Unger and Julia Kaisinger, just blevet tildelt “Bio art & design” prisen for deres FUNGI MUTARIUM, hvor svampe dyrkes i specielle “agar-kopper”, og lever af … plastik. Svampene de arbejder med hedder Schizophyllum Commune og Pleurotus Ostreatus og agaren med disse svampe kan efterfølgende spises:-)

fungi mutarium-forløb fungi mutarium-princip fungi mutarium

****

Japanske forskere har for få uger siden offentliggjort resultatet af deres arbejde, i det super ansete videnskabelige tidsskrift “Science”; de har lokaliseret en bakterie, Ideonella sakaiensis, der vha 2 enzymer kan nedbryde plasten PET, det 2.mest benyttede materiale i europæernes beklædning.

PET nedbrydende bakterier- artikel-overskrift PET nedbrydende bakterier- princip

Processen er stadig ret langsom, det “took six weeks to completely degrade just a small film of low-grade PET, and breaking down the higher-quality material used in packaging would take even longer”. Men det er da utrolig interessant at det kan lade sig gøre, at naturen kan hjælpe os med at ryde op i alt det plast, vi har fremstillet gennem tiden, og som vi “glemte” at genanvende eller afbrænde forsvarligt.

Med biologi og innovation er der håb for os mennesker. Og uanset hvad, så skal naturen skal nok klare sig:-)

Farvede og fluorescerende tekstil-fibre

 

Black_Hills_IMG_0584__83456.1438205933.380.380Tekstil fibre kan jo være farvede fra naturens side; Naturligt farvede uldfibre, hvor ulden fra flokkens sorte får, eller “Colourgrown cotton”, hvor
det udnyttes at der findes forskellige arter af bomuldsplanten, med forskellig pigmentering af fibrene.

 

Pakucho Green Cotton site pic

For nylig stødte jeg så på rapporter om muligheden for at fremstille farvet eller fluorescerende silke…! Særdeles syret!

Farvningen af silkefibrene kan fremkomme ved at silkeormene fodres med fluorescerende foder, fx den kemiske forbindelse Rhomdamin. Alternativt er det demonstreret at silkeorm kan genmanipuleres til at udtrykke fibroin-protein, er udsender selvlysende lys, når det belyses med UV-lys. Fibroin-proteinet er blevet “tagget” med det såkaldte GFP.

 

GM silkworms bred to spin fluorescent

Colored Fluorescent Silk Made by Transgenic Silkworms

Fluorescent Silk: Awesome Science and Fashion!

Transgenic silkworms that weave recombinant proteins into silk cocoons.

Om det er bæredygtigt… tjaeh… Om man, som designer, biolog, bio-curious eller bio(tekno)log,  har spørgsmål til selve teknikken eller ønsker uddybning eller yderlieger materiale eller information, så tag kontakt!

Forædling af danskdyrkede fibre

Der er gang i udviklingsarbejdet med forædling af danskdyrkede hamp til tekstilfibre.

Screen Shot 2016-03-23 at 09.25.29

Rachel Kollerup og Bodil Pallesen har skrevet en fin artikel til Effektivitet, om det projekt, jeg er involveret i og som jeg tidligere har præsenteret: Fremtidens bæredygtige tekstiler er lavet af hamp.

For nylig er udgivet en rapport, over projektet “Lokal hampeproduktion“, gennemført af Danish Fashion Institute, Teknologisk Institut og VIA Design. Lokal hampeproduktion til tekstil anvendelse

Dejligt med opmærksomhed for dette spændende arbejde!