Fremstilling

Innovative cellulosebaserede tekstilfibre af bambus

by

Fremstilling af cellulosefibre er på ingen måde nyt; metoden har været kendt i mere end 100 år, og tekstilfibrene har en ganske stor markedsandel på det globale marked. Indenfor de seneste år er der kommet nye virkelig spændende innovative fibre til:

Monocel er et svensk foretagende, hvor bambus omdannes til tekstilfibre. lgo_monocel_03Hvor viskose jo godtnok benytter sig af fornybar ressourse som råvare, nemlig typisk træ, er selve den kemiske forarbejdning af materialet til fibre særdeles miljøbelastende. Lenzings Tencel benytter sig af mindre harsk kemi, og cloosed-loop manufacturing til af fremstille Lyocell. Monocel benytter samme kemiske lyocell metode, men råmaterialet her er bambus, en særdeles hurigt voksende afgrøde, der derved bidrager positivt til atmosfærens CO2 niveau, drivhuseffekteen.

Monocel er for nylig udvalgt som en af 9 LAUNCH Nordic Initiativer

 

Litrax er et schweitzisk foretagende, der bl.a. fremstiller bastfibre fra bambus.

Litrax2

Til at frigøre fibrene fra det øvrige plantemateriale, benyttes enzymatiske processer, hvilket dels er særdeles miljøvenligt, dels er det skånsomt for fiberen, der således bibeholder styrken. Tekstiler af disse naturlige bambusfibre skulle udmærke sig ved følgende:

»Kølende at bære om sommeren (Litrax Bio bambus fiber)
»Varmebevarende og isolerende om vinteren (Litrax Thermo bambus fiber)
»Hyperblød som kashmir
»Luftpermeable så stoffet ikke opleves som “tæt”.
»Klistrer ikke til kroppen, heller ikke når kroppen er opvarmet
»I håndklæder: ekstremt hurtig og stærkt vandabsorberende.
»Reduktion kroppens overfladetemperatur
»Absorberer kropslugt
»Skinnende glans som silke

 

Bæredygtige innovations initiativer – LAUNCH Nordic

by

LAUNCH er et strategisk partnerskab mellem NASA, NIKE, The U.S. Agency for International Development (USAID) & The U.S. Department of State.

LAUNCH Nordic, som er skabt i samarbejde med LAUNCH, er en global innovationsplatform bestående af IKEA, Novozymes, Kvadrat, 3GF, Miljøministreriet, Grøn omstillingsfond, København kommune og Vinnova.

I juni i år var der deadline for indgivelse af innovative bæredygtige initiative, med potentiale til at transformere systemet for tekstiler, metervarer og fibre, til at have lavest mulig miljøbelastning og/eller fremme social lighed.

9 virkelig spændende initiativer er udvalgt, og kommer nu onder “kærlig” behandling i LAUNCH Nordic Forummet, hvor formålet er at samarbejde omkring hvad der skal til for at modne og opskalere initiativet. Initiativerne er:

  • BETTER COTTON INITIATIVE (Switzerland)
  • GREEN LEATHER CRUST (Germany)
  • MONOCEL (Norway)
  • NANO-DYE (USA)
  • PURE WASTE (Finland)
  • RE:NEWCELL (Sweden)
  • RETURNITY WORKWEAR (Netherland)
  • THE EXTENDED CLOSED LOOP (Germany, Student Innovator)
  • VIGGAUS (Denmark)

Det bliver virkelig spændende at følge disse initiative fremover.

Tekstile materialer, rangeret efter miljømæssig bæredygtighed

by

Hvordan finder man, i design-processen, ud af hvilke tekstile materialer, der er mindst/mest miljøbelastende? Når tekstile materialer beskrives, fremhæves det fx at de er dyrket økologisk, at de er forarbejdet med miljøvenlige kemikalier, at de har biologisk oprindelse, at de er nye og innovative eller at de har været på markedet i et århundrede… At gennemskue hvilke af disse aspekter der vægter mest, i forhold til hvor miljøbelastende fremstilling af en tekstil fiber er, kan være ganske kompliceret.

SAC har udviklet et brugsværktøj “Materials Sustainability Index“, hvor en række tekstile materialer vurderes i forhold til

  1. Chemistry
  2. Energy and Greenhouse Gas (GHG) Intensity
  3. Water and Land Use Intensity
  4. Physical Waste

De tekstile materialer opnår en samlet miljøbelastningsscore, hvor højere værdi betyder mindre miljøbelastende. Tillige kan man se en grafisk afbilledning af hvorledes tekstilet er miljøbelastende, i forhold til de 4 nævnte bedømmelses-kategorier (Chemistry, Energy and Greenhouse Gas (GHG) Intensity, Water and Land Use Intensity, Physical Waste). Materialerne på  siden kan sorteres efter enten den overordnede miljøbelastningsscore, efter materialets navn, eller efter scoren på de 4 individuelle parametre.

Screendump fra Materiale base score siden kan ses herunder:

Screen Shot 2014-06-27 at 15.15.02

Made-by har ligeledes udviklet en rangering af tekstiler, i 5 forskellige klasser, hvor A-klassen er den mindst miljøbelastende. Også her ligger LCA analyser bag rangeringen. Et billede af rangeringen kan ses herunder, eller downloades fra deres webside.

fibre_benchmark_2013_jpg_16578

I et tidligere indlæg har jeg beskrevet (generisk) viskoses miljøbelastning, vurderet vha SACs data (der også ligger til grund for MSI), dog vha tabellen i higg indexet (product module, version 1.0). I Made-bys tabel placeres materialet i class E, altså klassen med mest miljømæssigt belastende materialer.

Andre redskaber er Ecometrics, der dog ikke er gratis til rådighed, og SACs RapidDesignModule. Meget mere herom i kommende indlæg.

Er viskose bæredygtigt?

by
Jeg har allerede skrevet argumenter for at Lenzings viskose er mere bæredygtigt end hovedparten af det viskose, der produceres i verden i et tidligere indlæg. Dette ud fra den præmis at viskose som udgangspunkt ikke er særlig miljøvenligt. Efterfølgende er jeg kommet til at tænke over om denne præmis holder, og jeg har researched lidt.
Viskose er jo en regenereret tekstil-fiber, altså naturligt udgangsmateriale, men kemisk bearbejdet til tekstilfibre. Derfor kaldes den også bl.a. semi-syntetisk. Fiberen har ganske mange år på bagen, blev udviklet tilbage i for-forrige århundrede, og metoden hvor carbon disulfid (CS2) reagerer med cellulose under basiske betingelser, blev patenteret helt tilbage i 1894! Udover regulær viskose findes også HWM rayon (high-wet-modulus rayon) eller modal, der udmærker sig ved højere vådstyrke end regulær viskose, men iøvrigt har de samme gode brugs- og rengørings-egenskaber (http://en.wikipedia.org/wiki/Rayon)
Lenzing gør i deres bæredygtigheds-rapporter ganske meget ud af hvorledes fx CS2 genindvindes og genanvendes i lukket system, som det blev beskrevet i forrige viskose-indlæg.
Vdr. træ som udgangsmateriale, så er brug af dette materiale bæredygtigt om der bindes lige så meget CO2 i ny træmasse, som der frigives ved anvendelse af træmasse til produktion. Altså skal det sikres at det globale skovareal ikke mindskes ved skovhugst, fx ved at anvende FSC certificeret træ. Ud over bøgetræ, kan også anvendes andre cellulose kilder, så som eukalyptus og bambus, der er mere hurtigvoksende end bøgetræ.

Støtter man sig til SACs materialedatabase, scorer viskose af træ blot 17,3, ud af maximalt 50. Jo højere score, jo mere bæredygtigt vurderes materialet at være. Øvrige relevante tekstiler opnår disse scorer:

  • Lyocell: 30,2
  • Cotton fabric, knit: 26,6
  • Modal: 21
  • Cotton fabric, woven: 20,4
  • Rayon-viscose fabric bamboo: 18,3
  • Rayon-viscose fabric, wood: 17,3

Så… Er viskose bæredygtigt? I følge SACs vurderinger, der er baseret på mange års intensivt arbejde med vurdering af miljø-belastning, er det på ingen måde. I SACs analyser er der dog anvendt en såkaldt “repræsentativ forsyningskæde”. Så, der findes givetvis produktions-faciliteter, hvor der virkelig er gjort end indsats, der er større end gennemsnittet, for at mindske den miljømæssige belastning ved fremstilling at viskose. Og i så fald er fremstilling af viskose måske alligevel knap så miljøbelastende. Ellers bliver fremstilling af viskose faktisk vurderet til at være mere miljøbelastende end både de øvrige regenererede cellulose-fibre, samt bomuld.

I vurderingen i SACs MSI materialedatabase, tages der hensyn til 4 områder, der vægtes lige: 

  • Kemi
  • Energi og drivhus-gasser (GHG)
  • Vand og land-areal behov
  • Fysisk affald

Datamaterialet for bestemmelse en miljøbelastningsscore er offentliggjorte LCA-studier, industri rapporter og leverandør-afledte oplysninger. Score beregnes ud fra en repræsentativt forsyningskæde.

Under “kemi” vurderes effekten af fremstilling af tekstilet i forhold til carcinogenisitet (kræftfremkaldende), akut forgiftning, kronisk forgiftning og hormonforstyrrende stoffer. Under Fysisk affald vurderes kategorierne: farligt (hazardous), “Municipal solid waste” (Fast kommunalt affald), Industrielt affald, genanvendeligt/komposterbart affald og mineralsk affald (beskrives under MSI overview).

Der er naturligt nok gjort mange antagelser i vurderingen af materialers miljømæssige belastning. Ligeledes er det nødvendigt med miljømæssige afvejninger, når materialers miljømæssige belastnings skal vurderes. For eksempel, mens ét materiale forudsætter lavt energi-forbrug under fremstilling, og være mindre belastende i forhold til drivhusgas-udledning i forhold til en anden, kan fremstilling af dette samme materiale kræve et højere vand-forbrug. For at afhjælpe disse vurderinger, er der i MSI værksøjet lavet en grafisk afbilledning af de 4 miljø-områder, for hvert materiale, for derved at give brugerne mulighed for at vurdere de miljømæssige afvejninger mellem to eller flere materialer. Data-værdierne fremgår af produkt-moduler i higg 1.0, under Materials Master.

Sammenlignes de 4 regenererede cellulose-fibre, fremgik det allerede ovenfor at viskose af træ scorer lavest (er mindst miljømæssigt bæredygtig), efterfulgt af viskose af bambus, modal og lyocell. Under “kemi” er rangeringen tilsvarende (sammenligning er foretaget med higg 1.0 data):  Lyocell fabric (4,7) Modal fabric (3,7) Rayon-viscose fabric, bamboo (2,4) Rayon-viscose fabric, wood (2,4), hvor de 2 viskose-typer har samme score. Med hensyn til energiforbruget under fremstilling, vurderes Modal faktisk at være mindre energikrævende end lyocell, qua en højere score: 5,9 versus 5,0. Begge viskosetyper scorer lavere, og er altså mere energikrævende i fremstillingsprocessen, men Bambus-viskose er mindre energikrævende end træ-viskose [Lyocell fabric (5,0) Modal fabric (5,9) Rayon-viscose fabric, bamboo (3,1) Rayon-viscose fabric, wood (2,7)]. Med hensyn til brug af landbrugsareal, scorer bambus-viskose højere end de øvrige fibre, mens lyocell og træ-viskose er side-ordnede og modal er mest miljøbelastende. Endelig med hensyn til affald genereret ved fremstilling af de pågældende fibre, scorer Lyocell markant højere end de andre 3 fibre, 10 imod 7,2, hvilket især skyldes en bedre profil med hensyn til hazardous waste (risiko-affald).

Tirupur – green production hub

by

Tirupur er en by i Indiens sydlige delstat Tamil Nadu. Det er også et område i Indien,  ”hvor en lokal miljøkatastrofe forårsaget af års forurening fra vådprocesser er vendt til et potentiale for at forbedre miljøstandarter betragteligt ved at adressere den vanskeligste del af en tekstilproduktion, nemlig vådprocesserne”.

Tilbage i 1997 fik Tirupur-distriktets mange tekstilfarverier første gang påbud om at skære ned på en massiv udledning af urenset, stærkt forurenet spildevand til de to floder Noyyal og Nallar. Fabriksejerne fortsatte dog, uanfægtet af påbuddet, med at udlede spildevand indeholdende store mængder stærkt ætsende kaustisk soda, saltsyre, klorin, hydrosulfit og peroxider fra farve- og blegningsprocesser med forurening af floder og grundvand til følge. Floderne var så forurenede at områdets grundvand var uegnet til såvel husholdninger som landbrug og industrielt forbrug. I 2011 afsagde domstolen dom; Dommeren i Madras High Court lukkede kort og godt alle 754 farverier i Tirupur, indtil fabrikkerne havde investeret i ny teknologi til at gennemføre en såkaldt Zero Liquid Discharge-produktion, hvor alt spildevand bliver renset og genbrugt. Først da fik de lov at genåbne – og kun på nedsat kapacitet.

Idag er området ved at relancere sig som en green production hub, efter massive investeringer i ny teknologi og etablering af verdens bedste spildevandsrensning, blandt andet ved omlægningen til Zero Liquid Discharge (ZLD)-produktion. ZLD er en ambitiøs teknologi, der er meget kostbar og samtidig vanskelig at få til at fungere i praksis. Det er en proces, hvor alle kemikalier trækkes ud af vandet, så 90% af vandet kan recirkuleres til en ny farve- eller vaskeproces. Det sparer på de knappe vandressourcer og på leverandørernes pengepung samtidig med, at det omgivende landbrugsareal ikke belastes af forurening. Tillige har nogle af leverandørerne valgt at tage skridtet videre og også sætte fokus på ressourceoptimering og indførsel af vedvarende energi.

I Danmark har Håndværkerrådet (HVR) og DM&T været involveret i projektet, ”Bæredygtig tekstilproduktion i Tirupur, Indien”, sponseret af Nordisk Ministerråd, og har resulteret i rapporten “Nordic potential for greening the global textilemarked sourcing from Tirupur, India“.

Formålet har blandt andet være at at skabe mulighed for, at nordiske kunder kan source miljømærkede tekstiler fra ’verdens grønneste hub’ samtidigt med at Tirupurs miljømæssige fremdrift støttes.

Pressemeddelelser fra DM&T:

Tirupur – Tekstilproduktion i Grøn Verdenselite

Miljømærker og miljørigtigt indkøb

Følg hub’en arbejde via websiden: http://www.virtualvastra.org

Hamp

by

Hamp er en ældgammel landbrugsafgrøde, der kan anvendes til en lang række formål, her iblandt beklædning.

Fra Landbrugsinfo :

Interessen for hamp- og hørdyrkning er stor mange steder i Europa. Det skyldes ikke mindst, at hamp har et stort udbyttepotentiale, og at både hamp og hør har mange anvendelsesmuligheder, som der er et stigende marked for i Europa, det være sig både som fiber og som modne frø. Ikke mindst hampefrø har et højt indhold af højværdiproteiner og -olier, som gør frøene interessante til såvel fodermiddel som human ernæring.

Stængler fra såvel hamp og hør kan udnyttes til mange forskellige produkter, så som isoleringsmaterialer, lydisolering, geotekstiler i form af vækstmåtter og ukrudtsdække, til kompositter i bilindustrien m.v. Endelig bliver hamp og hør også anvendt til tekstiler.

Biproduktet ved forarbejdning af hør- og hampestænglen til fibre er de træholdige skærver fra det inderste af stænglen, som er velegnede til hestestrøelse og som bioenergi m.m.

I 2012 bragte videnskab.dk en artikel “Forskere: ‘Mere hamp på danske marker‘”, hvor det hedder at “ifølge forskerne giver det skandinaviske klima gode muligheder for at dyrke hampplanter“. I artiklen udtaler professor Irina Angelidaki fra DTU sig også, nemlig at hun er med til “at undersøge en række anvendelsesmuligheder for hampplanter, og det ser rigtig lovende ud“.

Ved Agrotech, landbrugets GST-institut i Skejby, har seniorkonsulent Bodil E. Pallensen i det meste af en menneskealder interesseret sig dyrkning og afsætning af plantestængler, fx industrihamp til anvendelse som isoleringsmaterial. Hampstængler vil også kunne benyttes til tekstilfiber-produktion, men “Det kræver at der er et effektivt høstkoncept, en forarbejdningsvirksomhed, og et marked for en ny afgrøde”. 

Agrotech har udgivet en folder om dyrkning og anvendelse af hamp; “Industrihamp – SKABER VÆRDITILVÆKST OG ET BEDRE MILJØ!” Her i hedder det vdr hamp til “tekstilindustrien leveres stænglerne i deres fulde længde i pressede baller“, og at “Der er i Danmark kun een godkendt forarbejder af hamp, som kan skætte hamp til blår (fibre) og skæver. Der er desuden en række af virksomheder i Europa, som kan aftage hampefibre“.  I brochuren oplistes også at:

AgroTech kan indgå som samarbejdspartner, når det drejer sig om:

  • Værditilvækst fra mark til markedet – det vil sige hele produktionskæden.
  • Rådgivning om dyrkningssystemer.
  • Optimering af råvarekvalitet.
  • Produktudvikling af nye plantefiberprodukter og -teknikker.
  • CO2-regnskab for nye produkter.
  • Samarbejde mellem industri og øvrige interessenter i hele produktionslinien.
  • Styring af projekter, projektledelse.
  • Rådgivning inden for industrihamp og andre alternative afgrøder. 

Det kunne det være særdeles interessant at være involveret i at undersøge om der er basis for lokal, kommerciel produktion af hamp til tekstilproduktion.

Beklædning af hamp kan fx skaffes gennem tyske HempAge – Dressed by nature. Dyrkning og forarbejdning foregår dog i kina, som det beskrives i folderen med “Hemp info“.

Den traditionelle forædlingsproces af hampplanter til tekstil-fibre er beskrevet af tyske HempAge (oversat til dansk): Planterne er sået , høstet, rødnet og tørret på den traditionelle måde der ikke har ændret sig i tusinder af år. Udblødning er gjort for at opløse de bindemidler , der binder bastfiber under barken til den træagtige indre kerne. For at gøre dette, bliver de høstede stilke lagt i blød i små bassiner, der er fyldt med vand fra floder eller åer. Stænglerne “røder” indtil bindingen mellem fiber og træagtige kerne er brudt ned. Efter rødning bliver den færdig hamp lagt ud eller bundtet til tørring ved siden af bassinerne. De rødede og tørrede hampstilke kan herefter opbevares for at blive strippet senere, når de arbejdskraftintensive høstsæsonen er slut. Denne peeling adskiller fiberholdigt bast fra resten af den træagtige kerne, som samles og bruges som et vedvarende (og CO2- neutral) energikilde i de kolde vintermåneder. Endelig bundtes bast fibrene til baller og sælges til spinderi.

Selv har funderer lidt over hvor stor metan-udledning er ved rødningsprocessen, og jeg har fundet noget videnskabelig litteratur om dette. I artikel “The environmental impacts of the production of hemp and flax textile yarn” sammenlignes et reference scenarie med traditionel varm vandrødning af hamp med (1) bio-udblødning , dvs “grøn” skætning af hamp, efterfulgt af vandrødning , (2) babyhemp, baseret på udblødning på stativer, af præ-modne hamp (3) dug udblødning af hør.
Det konkulderes at ingen af de alternative scenarier var entydigt bedre end reference-scenariet.
Vedrørende selve forædlingen af hamp-fibrer, kunne det være også være interessant at undersøge om der er basis for kommerciel produktion af enzymer til at forestå rødningsprocessen, således at den mikrobiologiske anaerobe proces kunne optimeres til en enzymatisk proces. En sådan enzymatisk proces, såvel som resten af forarbejdnings-maskineri og udstyr, er beskrevet i et konference bidrag ved “International Conference on Flax and Other Bast Plants ” i 2008: “Enzymatic Bioprocessing – New Tool of Extensive Natural Fibre Source Utilization“.
Andet processeringsudstyr, til moderne forarbejdning af plantestængelfibre, fra canadiske CRAiLAR Technologies, er beskrevet i dette wikipedia-indlæg
I et helt nyt nyhedsindlæg fra the Guardian beskrives hvorledes et firma “Hemptown” har arbejdet med at gøre hamp-fibrene blødere ved at bearbejde pektin-indholdet i stænglerne:
Thanks to green chemistry and enzyme science, we worked out that naturally occurring enzymes can be used to rinse the raw fibre and remove all the pectins,” says Nalbach. “What you come out with is a soft, fine fibre of flax or hemp that can be blended with cotton but is far more sustainable than 100% cotton or polyester.
Så… der er rigtig mange initiativer i gære, i forhold til at udnytte hamp som afgrøde, og måske endda på bæredygtig måde til lokal tekstilproduktion…? Personligt kan jeg kun hilse det velkomment, og hjælpe det så godt som muligt på vej!

Danske råvarer til lokal og bæredygtig tekstilproduktion

by

Hvilke råvarer har vi i Danmark, der kunne være råmateriale for tekstil produktion. -Efter en brainstorming med mig selv, er jeg kommet frem til følgende. Nogle af dem er MEGET på ide/konceptstadie, andre er mere modne til at kunne fungere som råvare, såfremt afsætning kan sikres. Rækkefølgen er ikke på nogen måde hierakisk!  Jeg modtager meget gerne input.  Jeg arbejder på at adresse dem enkeltvis, med blogindlæg og foreløbig kan der læses om keratin som råmateriale for (tekstil)fibre, via nedenstående link.

Keratin (hår, fjer, uld)

Nælder, Hør, Hamp

Bomuld (fra genanvendelsepotentiale… renewcell)

Bioplast-afgrøder / PLA afgrøder

Alger: Regenererede protein- eller cellulose fibre

Lupin: Proteinbaseret regenereret fiber

Keratin

by

Keratin er et protein, der findes i fx hår, uld, negle, klove og hove ved patterdyr, i negle, skæl og kløer ved reptiler og i fjer og kløer ved fugle. Gennem mere end et århundrede er der rundt omkring i verden pågået arbejde med at kunne udnytte dette materiale, og i disse år intensiveres dette forskningsområde igen, i lyset af den fremtidige globale ressource-mangel. Min interesse, i relation til denne blog, går på om keratin kan genanvendes som protein-baseret regenererede (tekstil)fibre, og om faciliteter til disse processer kan etableres bæredygtigt i Danmark.

Som nation har vi jo ganske omfattende fjerkræ-produktion, hvor keratin fra fjer dog allerede udnyttes til minkfoder og fjermel (personlig kommunikation), ligesom andre kilder til keratin kan undersøges.

Her følger en liste over videnskabelige værker, med danske referater, der omhandler udnyttelse af keratin, og metoder til fysisk og kemisk bearbejdning af keratin.

Controlled De-Cross-Linking and Disentanglement of Feather Keratin for Fiber Preparation via a Novel Process

En helt ny publikation (2014) fra universiteter i henholdsvis usa og kina. Referatet af artiklen (oversat til dansk):
Rene proteinfibre blev fremstillet fra kyllingefjer via en potentielt grøn proces. I de sidste årtier er der blevet gjort en indsats for at producere keratin-baserede industrielle produkter, især fibre. Imidlertid kunne fremgangsmåder til fremstilling af keratinfibre direkte fra kyllingefjer ikke gentages. I denne forskning blev protein fibre fra kylling fjer udvundet ved hjælp af kemikalier, der enten stammer fra vedvarende ressourcer eller potentielt kan genanvendes. Rygbenet på keratinmolekylet blev bevaret efter spaltning af disulfidbindinger ved hjælp cystein. Natriumdodecylsulfat ( SDS) blev anvendt til at opløse keratin forud for spinding. Stigende SDS koncentration bevirkede øget struktur af keratin, hvilket resulterede i først øget, derefter faldende viskositet af opløsningen, hvilket tyder på kontinuerlig molekyleudretningen af keratin molekyler og øgning i inter-og intramolekylære elektriske frastødning . Diametre på de opnåede fibre, så små som 20 um, udviste god “drawability” af keratin løsning. Ændring i krystallinitets indeks blev fundet at være i overensstemmelse med “tensile” egenskaber af keratin fibrene. Sammenfattende blev regenererede fibre succesfuldt fremstilles som lineær keratin, med bevarede molekylær rygrad, der kunne være udredes og orienteres på en kontrolleret måde.
sc-2013-00461d_0010

En publikation fra 2010, fra et amerikansk universitet, et institut for regenerativ medicin, hvor fokus er på anvendelse af keratiner til biokompatible materialer indenfor sundhedsvæsenet. Referatet af artiklen er:

Udviklingen indenfor ekstraktion, oprensning og karakterisering af keratinproteiner fra hår og uld i det forløbne århundrede har ført til etablering af ​​en keratin-baserede biomaterialer platform. Som mange naturligt afledte biomolekyler har keratiner også iboende biologisk egenskaber og biokompatibilitet. Desuden er ekstraherede keratiner i stand til at danne selvsamlede strukturer, der regulerer cellulær genkendelse og adfærd. Disse egenskaber har ført til udviklingen af ​​keratin biomaterialer med applikationer i sårheling, drug delivery, tissue engineering, traumer og medicinsk udstyr. Denne artikel diskuterer historien for keratin forskning og udviklingen af keratin biomaterialer til biomedicinske anvendelser.’

Optimizing Extraction of Keratin from Chicken Feather by Using Sodium Sulfide

En helt ny metodisk artikel, fra Malaysisk universitet, der beskriver en optimeret metode til ekstraktion af keratin fra fjer.
Oversat til dansk fra artiklens referat:
Kyllingefjer er et affalds biprodukt fra fjerkræindustrien i Malaysia . 90% af fjer strukturen udgøres af keratin, som er et vigtigt produkt til kosmetiske og farmaceutiske industri. Formålet med denne undersøgelse er at optimere udvindingen af ​​keratin fra kylling fjer ved hjælp af sodiumsulphide gennem statistisk eksperimenterende design. Undersøgte parametrene i udvindinger, er pH, temperatur, koncentration af kemisk reduktionsmiddel, masse-forholdet mellem ​kyllingefjer og Natriumsulfid samt inkubationstid. Total mængde protein ekstraheret blev bestemt spektrofotometrisk ved 280nm.
Gennem optimering af udvindingen , kunne procentdel af udvundet protein øges fra 84,5 % til 96%. Betingelserne for den optimerede udvindingsprocessen er 80.9oC , inkubationstid 9,5 timer , natriumsulfid koncentration 0.92M og forholdet mellem massen af ​​kyllingefjer til massen ofsodium sulfid er 0,05

Keratin-based antimicrobial textiles, films, and nanofibers
En helt ny (2014) metode-publikation fra amerikanske forskningslaboratorier, hvor muligheden for at gøre keratin-materialer antibakterialt beskrives. Oversat til dansk fra artiklens referat:

Kombinationen af ​​tiltalende strukturelle egenskaber , biokompatibilitet , og tilgængeligheden af vedvarende og billige råvarer , gør keratin -baserede materialer attraktivt for en lang række anvendelser. I denne artikel, beskrives antimikrobiel funktionalisering af keratin -baserede materialer , herunder uld tekstil og regenereret cellulose / keratin komposit film og nanofibre . Funktionalisering af disse materialer blev opnået ved brug en let klorerende reaktion, der omdanner nitrogen -bærende dele af keratin til halamine forbindelser. Halamine-reageret uld tekstil udviste hurtig og potent antibakteriel aktivitet over for flere arter af bakterier og inducerede op til 5,3 log ( dvs. 99,9995 % ) reduktion af kolonidannende enheder af Bacillus thuringiensis sporer inden for 10 min . Keratin-indeholdende kompositter blev fremstillet ved spin-coating og koaksial electrospinning af ekstraheret / oxideret alfa-keratin og celluloseacetat (CA) opløst i myresyre , efterfulgt af CA deacetylering . Regenereret cellulose / keratin materialer, klorereder til at koble halamines var også effektivt dræber Escherichia coli og Staphylococcus aureus bakterier . Electrospundne kerne /  skal nanofibre med maksimeret keratin-Cl areal viste højere aktivitet mod S. aureus end film sammensat af de samme materialer . De halamine -baserede antimikrobielle funktionaliseringsmetoder der er demonstreret i forhold til keratin-baserede materialer i denne artikel, forventes at kunne oversættes til andre proteinbaserede biopolymerer af interesse for biomateriale samfundet.

Wool and Keratin from Wool for Bio-Based Value-Added Products

Præsentation af nogle forskningsprojekter, der forløber i perioden 2010-2015 ved det amerikanske United states department of agriculture, Agricultural Research service. Oversat projektformål:

Udvikle kommercielt levedygtige processer baseret på kemisk eller enzymatisk tværbinding der øger markedsværdien af ​​uld. 1A: Udvikle systemer til funktionel ændring af uld. 1B: Udvikle keratin modifikation-systemer. Udvikle udvinding og derivatiseringsmetoder processer til produktion af kommercielt levedygtige produkter fra keratin. 2A: Uddrag og karakterisere keratin fra uld. 2B: Form strukturelle keratin materialer til produktudvikling.

En ph.d. afhandling fra 2008, der adresserer anvendelse af fjer til luftfiltreringsfiltre. Det beskrives hvorledes fjer kan bearbejdes fysisk og kemisk, bl.a. solubilisering af fjerkeratin og efterfølgende regenerering vha såkaldt dryjet wetspinning metode. Kun de første 40 sider er frit tilgængelig på nettet, men hele afhandlingen kan bestilles.

Jeg arbejder på at få afprøvet den kemiske metode til opløsning af keratin i et kemisk laboratorie, samt at få spundet protein-baserede keratin tekstil fibre og at få evalueret bæredygtigheden af af udvinde keratin i Danmark, og er meget etablere gerne samarbejde med interesserede.

 

Fremstillede cellulose-baserede tekstilfibre

by
Fremstillede cellulose-baserede tekstil-fibre dækker over en række forskellige produkter; For de mere kendte er Lyocell, Viskose, Modal, Cupro, Tencel, Acetat og Triacetat (rayon er det amerikansk ord for viskose) og de adskiller sig fra hinanden ved at blive fremstillet ved hjælp af forskellige kemiske metoder.
Viskose var blandt de første cellulose-baserede regenererede tekstilfibre, og produktion var oprindelig særdeles forurenende, og er det nok stadig i ret stort omfang. Dog, i miljømæssig bæredygtighedssammenhæng er det europæiske firma Lenzing ret interessant. De producerer forskellige cellulose-fibrer, og er kendte for at producere den cellulose-baserede tekstil-fiber Tencel vha den såkaldte Lyocell metode. Men, de producerer også viskose på en mere miljømæssig forsvarlig måde end de øvrige viskose-producenter.
Fra deres seneste “sustainability report, 2012”:
s. 51: Lenzing har “certified all fiber and pulp production sites, without exception, in accordance with the system certifications ISO 9001, ISO 14001 and OHSAS 18001“.

s. 53: Four of the six fiber production facilities of the Lenzing Group presently have EU Ecolabel certification: Lenzing and Heiligen- kreuz in Austria, Mobile in Alabama, USA, and Nanjing in China. Lenzing is striving to have all production sites meet the criteria in the medium term. Purwakarta, Indonesia, and Grimsby, United Kingdom, are the two production locations not currently certified. There is only one criterion not yet met at Purwakarta: sulfur emissions released to the air. Work is already underway to up- grade the technical facilities to reduce these emissions. Further actions will be needed to achieve the challenging limit. The Grimsby facility, too, has just one criterion left to satisfy, namely the chemical oxygen demand in the wastewater. However, the wastewater situation complies with local legal regulations and also the EU Water Framework Directive.

Lenzing har selv (!) fået gennemført undersøgelse af “Environmental load”, resultatet fremgår af denne figur.

Screen Shot 2014-05-27 at 10.46.18

Side 48 i deres sustainability report fra 2008.

Deres egen kommentar (s. 49 i 2008-rapporten), hvor viskose-produktionen adresseres:

The overall picture clearly shows the advantage of Lenzing cellulose fibers. Detailed analysis shows viscose and modal fibers produced at the Lenzing site to be particularly sustainable. This is the result of synergy between the integrated production of pulp, energy and fibers, which proves and represents the best available technology of the fiber industry. Production conditions of viscose production in Asia are less favorable in terms of abiotic depletion and potential global warming but still significantly better than those of cotton. The good results for the TENCEL® fiber are due to its ecologically sound lyocell production process, which has received several awards.

De adresserer specifikt hvor meget dyrkningsareal, der er nødvendigt for produktion af et ton fiber, også deres asiatiske og østrigske viskose, nemlig henholdsvis 0,33 hektar og 0,69 hektar pr ton fiber (Tencel kræver 0,24 hectar), mens bomuld kræver over 0,82 hektar pr ton fiber produceret. Se deres figur på side 50 i 2008-sustainability rapporten:

Screen Shot 2014-05-27 at 14.41.51

Endelig, vandforbruget, samme historie (selvfølgelig): Viskose, både asiatisk produceret og østrigsk produceret, kræver markant mindre vand  (hhv. 319 m3 og 445 m3) end bomuld (5730m3 vand pr ton fiber produceret).

Screen Shot 2014-05-27 at 14.43.09

side 51 i sustainability rapport for 2008.

Så vidt jeg forstår, er problemet med viskose-produktion at der udledes CS2 svovlforbindelse; dette aspekt har de optimeret på i deres “innovations”-historie: I 2007 skriver de således (s. 15 i 2008-sustainability rapporten) om deres kinesiske facilitet i Nanjing:

Lenzing Nanjing is one of the most tech- nologically advanced viscose fiber produc- tion plants in Asia. Closed chemical cycles, a waste gas purification plant (TOPSOE) unique in the Chinese viscose industry and efficient energy management make the fa- cility a best-practice plant in China.

og i Purwakarta (indonesien):

Construction of stage two of the waste- water purification plant. Start-up of a Supersorbon plant for the re- covery of CS2 from fiber production waste gas. The plant is the first of its kind in Asia. Optimization of energy supply: heavy fuel oil was fully replaced by natural gas. 

I deres seneste 2012 sustainability rapport adresseres kemikalierne i viskose-produktionen (side 50 i 2012-sustainability rapport):

Pulp is steeped in a sodium hydroxide solution and converted to alkali cellulose. The addition of carbon disulfide causes cellulose xanthate to form. The xanthate is dissolved in diluted sodium hydroxide solution, filtered, deaerated, ripened and metered through spinnerets into a sulfate regenerating bath. After that, the fibers are stretched, cut, desulfurized and bleached with a sodium hypochlorite solution or a hydrogen peroxide solution. The fibers are repeatedly washed between the individual subsequent treatment steps. After the last wash, finishing agents are applied to ensure the running and gliding properties for further processing. As a final step, the fibers are dried and pressed into bales. Zinc sulfate is removed or recovered from the wastewater (At site in Lenzing only). Sulfur-containing gases generated during spinning are collected and recovered once again in the purest form as the chemicals carbon disulfide and sulfuric acid. The co-product sodium sulfate is produced from the input chemicals sulfuric acid and sodium hydroxide solution.

Vdr hvor meget viskose vs tencel der produceres. Lenzing selv producerer 732,000 tons viskose pr year, og 155,000 tons Tencel pr year (opgøres s. 12 i 2012-rapporten) . Hvor meget cellulose fiber der produceres ialt, globalt, ved jeg ikke. Et bud kunne være ca. 5 millioner tons, jvf grov aflæsning på deres “World population and Fiber consumption, 1900-2010”, fra 2008-sustainability rapporten, s22:

Screen Shot 2014-05-27 at 15.09.56

Groft sagt: 4/5 dele af de cellulosefiber der produceres i verden, produceres IKKE af Lenzing. -Og er dermed formentlig produceret på den gammeldags og forurenende CS2-metode…

For at opsummere, så er min oplevelse at  Viskose KAN produceres forholdsvis bæredygtigt, når Lenzing gør det (Tencel er selvfølgelig bedre), men hovedparten af verdens produktion af viskose er (formentlig) ret miljømæssigt belastende… Så, måske holder Viskose ikke i forhold til miljømæssig bæredygtighed, men der er en stor global produktion, som der kan forbedres på.

Rapporterne ligger her:

http://www.lenzing.com/en/concern/sustainability.html

 

Bioteknologi i landbruget: agronomiske og miljømæssige overvejelser og refleksioner baseret på 15 års GM-afgrøder

by

Titlen på dette indlæg er en simpel oversættelse af den engelsk titel på en videnskabelig review-artikel fra august 2012.

Artiklens resume, oversat til dansk, kan læses her:

Genetisk modificerede (GM) afgrøder, især sojabønner , majs, raps ( raps ) og bomuld er blevet dyrket kommercielt siden 1996. I 2010 dækkede de 148 mio ha i 29 lande , hovedsageligt Amerika og Asien, men med en iøjnefaldende mangel i Europa, hvor deres indførelse har været kontroversiel på grund af bekymringer for miljøforringelse og negative virkninger på menneskers sundhed. Denne artikel gennemgår publicerede litteratur om de agronomiske og miljømæssige konsekvenser af GM-afgrøder, i de sidste 15 år . Samlet set har effekten af GM-afgrøder i vid udstrækning været agronomisk og miljømæssigt positiv, i både udviklede lande og i udviklingslandene. De ofte hævdede negative konsekvenser af GM-afgrøder har endnu åbenbaret sig i stor skala. Agronomisk har der været øget indtægt per arealenhed , hovedsagelig på grund af reducerede tab som følge af forbedret skadedyr (dvs. insekt ) og ukrudt bekæmpelse ; i tilfælde af konventionelle afgrøder nær GM-sorter med insekt-resistence, har der været fordele på grund af den såkaldte ” glorie” effekt. Miljømæssigt har faldet i anvendelse af insekticider været fordelagtigt for non-target og gavnlige organismer, mens forurening af overfladevand og grundvand er blevet væsentligt mindre ; menneskelige sundhedsmæssige problemer i forbindelse med anvendelsen af ​​pesticider er også faldet . Lige så vigtigt er den reducerede “carbon footprint” som følge af reduceret energi forbrug. Af særlig note, er imidlertid den erkendelse, at succes eller tidsperspektivet for GM-afgrøder er afhængig af den hastighed, hvormed resistens udvikler sig i ukrudt og insekter. Resistens overfor GM baserede plante resistens  er allerede påvist i nogle grupper af skadedyr, og antyder at forskere og landmænd ikke kan hvile på laurbærrene. Nuværende genmodificerede metoder er relativt kortsigtede som et middel til bekæmpelse af skadedyr, lige såvel som konventionelle pesticider er, og godt landmandsskab vil afgøre, hvor længe denne strategi viser sig positiv. Uanset, så er GM er en forholdsvis ny videnskab og mulighederne er betydelige.

Efter gennemlæsning af reviewet sidder jeg tilbage med en følelse af at hvor er det ærgeligt at fronterne er så skarpt trukket op, mellem økologer og ikke-økologer. Hvor ville det være konstruktivt med åben dialog; om man i økologiske kredse åbnede op for i det mindste at overveje at udnytte moderne teknologier til at dyrke afgrøder bæredygtigt og uden brug af pesticider, såkaldt genetisk modificeret økologi (GMØ), samtidig med at udbyttet kunne holdes på niveau med konventionel dyrkning.

Ingeniørens læsere diskuterer LYSTIGT emnet, hver gang der er nye resultatet indenfor GMO, sprøjtemidler eller i forhold til den globale fødevarekrise. Prøv at søge på “økologisk ingeniøren” og at læse:

Fødevarekrisen: Det er risikabelt at satse på økologi uden GMO

samt

Visionariet: Økologer bør bruge pesticider og GMO

I artiklen optales dette (oversat):

Det er ironisk, at GM-afgrøder, der reducerer eller fjerner behovet for kemiske pesticide ikke er acceptablet ved økologiske dyrkning, når de i virkeligheden kunne bidrage til at øge udbyttet.

En anden oplevelse ved læsning af artiklen, er hvor ærgeligt det er at diskussionen af fordele og ulemper ved GM-afgrøder forplumres af fx for dårligt udførte “videnskabelige” undersøgelser. Her tænker jeg selvfølgelig på de famøse franske rotter, der øjensynligt udviklede store kræftsvulster efter at have indtaget GM-foder, og et tysk laboratorie-studie hvor insekter blev fodret med GM-afgrøder, og efterfølgende øjensynligt havde en højere dødelighed. Begge studier er efterfølgende blevet vurderet som værende udført så uvidenskabeligt at resultaterne ikke kan bruges. Verden er altså ikke blevet klogere af at disse undersøgelser er gennemført, men blot fattigere. -Og måske tilmed forvirret og vildledt, og der er fare for at de negative fund stående som uimodsagte og sensationelle sandheder i den offentlige bevidsthed.

Et tredje aspekt, jeg ønsker at adressere, vha citat fra artiklen, er tilliden til og mandatet for det omfattende offentlige regulatoriske system, der er opbygget over en årerække:

Et vigtigt budskab at sende, især for anti-GM Europe, er at give sådanne tilsynsmyndigheder kredit for de resultater indenfor fødevaresikkerhed og miljø, som de indtil nu har opnået, og deres ansvarsområde bør omfatte objektiv undersøgelse af fordele og ulemper ved GM-afgrøder. Bred offentliggørelse af deres resultater kan derefter gøres tilgængelige gennem videnskabelige og politiske kanaler for at blive sidestillet med den ofte dårligt underbyggede  anti-GM retorik.

Jeg arbejder på indlæg om de 2 ovenfor “videnskabelige” undersøgelser, samt diskussion af det offentlige regulatoriske system. Om det har speciel interesse for nogen, fremskynder jeg det gerne, lige som jeg gerne præsenterer andre af emnerne fra artiklen som fx “glorie”-effekten, den generelle Europæiske GM-skepsis, resistens-problematik, de generelle fordele og ulemper ved GM afgrøder der typisk diskuteres, forskellen på de forskellige gen modificeringer (herbicid-resistens (HT) og insekt-resistens (IR)), eller noget helt andet.

For data om omfanget af GM-afgrøder i verden, kan dette indlæg læses.