Как делают ткани из растений, переработанных бутылок и паучьего шёлка
Технологии с использованием биоматериалов меняют текстильную индустрию
Ткани из бананов и водорослей, кожа из грибов, материалы на основе паучьего шелка и производимой бактериями наноцеллюлозы — звучит почти фантастически. И всё же это современная реальность: биоматериалы в промышленности быстро становятся частью нашей жизни и рассматриваются как большой шаг на пути к экологичному будущему.
Как ткани нового поколения меняют текстильную индустрию? Какие технологии существуют? Что мешает повсеместному внедрению экологически чистых материалов?
Биоматериалы: что это такое и почему они так актуальны?
Необходимость новых подходов в текстильной индустрии очевидна как никогда: сегодня это одна из тех отраслей, которые оказывают наиболее сильное негативное влияние на окружающую среду. Согласно данным Circular, на долю текстильной промышленности приходится около 10% всего мирового объема выбросов углерода и 21 млрд тонн промышленного мусора. Процессы окрашивания и отделки на текстильных фабриках — причина почти 20% промышленного загрязнения мировых водоемов.
В отношении переработки статистика пока тоже не особенно обнадеживает: по данным 2019 года, в одной только Великобритании ежегодно на свалку отправлялось приблизительно 900 тыс. тонн текстильного мусора. 40% этого объема составляли предметы домашнего текстиля. Со временем ситуация только ухудшается: за последние 20 лет объем текстильных отходов вырос почти на 200%. Эксперты эти цифры называют пугающими.
Использование материалов на биологической основе сегодня рассматривается как одно из главных решений для оздоровления планеты и бережного отношения к окружающей среде. Исследования в этой области ведутся давно, и сейчас мы можем говорить о впечатляющих результатах, которые уже можно увидеть своими глазами. Синтетические волокна на биооснове считаются революционной инновацией для мировой промышленности в целом и для индустрии текстиля в частности.
Чем такие материалы отличаются от привычных? Традиционные синтетические волокна получают из продуктов переработки нефти, угля, природного газа. Синтетические материалы на биооснове производятся из органических, возобновляемых материалов: растительных полимеров, сельскохозяйственных отходов, переработанных биоматериалов. Это более экологичный вариант, потому интерес к таким материалам растет, и всё чаще их используют в производстве самых разных видов текстиля, от одежды и аксессуаров до ковров и других изделий для дома.
Как создают материалы нового поколения
Возможности использования биоматериалов в текстильной промышленности, в частности, демонстрировали в 2024 году на международной выставке Heimtextil во Франкфурте. Среди разработок, которые были там представлены, — образцы текстиля, изготовленного из разных растительных культур и отходов природного происхождения.
Так, например, прочная ткань Bananatex производится из бананов, выращенных в естественных условиях. В этом году разработка удостоилась награды Monocle Design Award как лучший инновационный материал. Из Bananatex шьют сумки и другие аксессуары.
Oleatex и Periskin — материалы, способные стать альтернативой натуральной коже, создаются из отходов оливок и хурмы соответственно. Похожие на натуральную кожу материалы могут изготавливаться также из мексиканского кактуса. Из отходов производства сидра — яблочной мякоти — делают еще один заменитель кожи, на 84% биологического происхождения.
Инновационные ткани для производства коврового покрытия научились создавать из конопли, ананаса, цитрусовых, морских водорослей и других видов природного сырья. Компания Carnegie делает Biobased Xorel — текстиль без ПВХ, сырьем для которого служит сахарный тростник.
Изобретен также биоматериал, полученный в результате бактериальной ферментации, — потенциальная замена традиционным тонким тканям. Биотехнологическая компания Modern Synthesis разработала его, выращивая на нитяном каркасе наноцеллюлозу — материал, который производится бактериями, растущими на сахаре из фруктовых и других растительных отходов.
На практике: как популярные бренды используют биоматериалы
В 2019 году в ограниченную продажу поступила «Лунная парка» известного бренда одежды The North Face, разработанная совместно с японским производителем биоматериалов Spiber. Это был первый промышленно изготовленный предмет одежды, созданный с использованием синтетического белка. Белок на основе паучьего шелка ферментируется и превращается в технологичную ткань.
The North Face — одна из крупных компаний, сделавших своей ближайшей целью полный переход на экологичные ткани. Планируется, что уже к 2025 году 100% тканей для одежды бренда будут производиться из переработанного сырья, возобновляемых или искусственно выращенных источников.
Интерес к биоматериалам хорошо заметен и среди люксовых брендов: марка Hermès в 2021 году начала сотрудничество с биотехнологическим стартапом из США MycoWorks, создающим из грибов аналог кожи. Материал уже применяют в производстве сумок Hermès. Этот стартап, к слову, привлек инвестиции в размере $125 млн. Технология основана на переработке мицелия (плотной корневой структуры грибов), его выращивают в питательной среде, сушат и выделывают.
Для изготовления искусственной кожи из мицелия был создан консорциум под названием Mylo Unleather, куда вошли крупнейшие игроки на рынке моды: Stella McCartney, Adidas, конгломерат Kering, включающий премиальные марки Gucci, Saint Laurent, Balenciaga, Alexander McQueen. Они объединились с компанией Bolt Threads — признанным новатором в области биоматериалов.
Бренд DuPont несколько лет назад предложил заменить неперерабатываемые ткани высокотехнологичным волокном Sorona на основе кукурузного крахмала. При его производстве затрачивается на 30% меньше энергии и выбрасывается на 63% меньше парниковых газов по сравнению с нейлоном. Благодаря своим свойствам (способность сохранять тепло, мягкость, водостойкость, прочность и т. д.) материал подходит для производства разнообразных текстильных изделий, от спортивной одежды до постельного белья и другого домашнего текстиля.
Материалы нового поколения нашли применение не только в производстве одежды и домашнего текстиля, их используют, например, для отделки автомобилей. Компания Natural Fiber Welding разработала для концерна BMW автомобильные сиденья из MIRUM — экологически чистого материала на основе натуральных компонентов, таких как кокосовая и рисовая шелуха, резина и пробка.
Зачем производителям выбирать биоматериалы?
Стремление к экологичному будущему, курс на осознанное потребление — это общемировой тренд, а потому инновации во многих сферах стали необходимостью. В текстильной промышленности, которая природе, мягко говоря, не на пользу, такими необходимыми переменами становятся новые подходы к материалам и процессам.
В чём конкретно основные преимущества инновационных материалов на биологической основе? Почему они более экологичны по сравнению с традиционными технологиям?
Уменьшение углеродного следа
При производстве искусственных волокон на биооснове значительно сокращается объем выбросов углекислого газа по сравнению с традиционными синтетическими волокнами. А использование возобновляемых ресурсов позволяет уменьшить негативное воздействие на окружающую среду, связанное с добычей и переработкой ископаемого топлива.
Биоразлагаемость
Некоторые биоматериалы, такие как PLA (волокна из полимолочной кислоты, получаемые из ферментированных растительных сахаров, — обычно из кукурузы или сахарного тростника), со временем разлагаются естественным образом, что уменьшает содержание вредных веществ в окружающей среде. Для сравнения: на разложение полиэстера в природе требуется от 20 до 200 лет в зависимости от условий окружающей среды.
Эффективное использование ресурсов
Для получения биоволокон часто тратится меньше энергии и воды, если сравнивать с производством обычных синтетических материалов. Например, альтернативная кожа VEGEA, которую использует в производстве бренд Stella McCartney, как заявляют ее создатели, требует на 50% меньших затрат воды, чем кожзаменители на основе ископаемого топлива. Эта кожа на биооснове делается из виноградных побегов и переработанных тканей.
Сложности и вызовы: почему переход на биоматериалы — непростой процесс?
Несмотря на все преимущества синтетических волокон на биологической основе, компаниям предстоит решить ряд проблем, связанных с широким использованием таких материалов. В первую очередь это высокая стоимость производства: интеграция прогрессивных решений и экологичных материалов часто делает процесс более дорогим. Хотя экономятся природные ресурсы, общие производственные затраты, как правило, высоки. Это ведет к росту цены и, как следствие, снижает доступность товара для широкой аудитории. Сейчас для компаний серьезная задача — найти баланс между инновациями и доступностью.
Кроме того, технологический прогресс набрал такие темпы, что перед производителями постоянно возникают новые вызовы: необходимо поддерживать актуальность продукции, материалов и процессов производства. Многочисленные исследования и разработка технологий направлены на то, чтобы совершенствовать методы производства, находить баланс, снижать затраты и соответствовать меняющимся ожиданиям покупателей.
Потребители, как показывают последние исследования, тоже стали уделять больше внимания вопросам экологичности товаров, однако для большинства покупателей этот фактор по-прежнему не является решающим. В ходе опроса, проведенного в 2022 году в Великобритании, 75% потребителей признались, что не интересуются степенью экологичности производства, выбирая тот или иной продукт. 45% опрошенных сказали, что хотели бы покупать эко-френдли-товары, но не могут их себе позволить. Тем не менее аналитики считают, что растущая заинтересованность потребителей свидетельствует о положительной тенденции.
Как выглядит сейчас и как будет развиваться рынок биоматериалов
На сегодняшний день на мировом рынке текстиля продолжает доминировать полиэстер (57,5%). Ожидается, что его доля будет постепенно снижаться (56,4% к 2025 году) по мере внедрения более экологичных материалов.
Программа 2025 Recycled Polyester Challenge, разработанная в 2021 году Текстильной биржей и Рамочной конвенцией ООН об изменении климата, призывала производителей и бренды активно использовать переработанный полиэстер, который получают в основном при ресайклинге пластиковых PET-бутылок. Многие производители сейчас следуют этой рекомендации.
Волокна из переработанного PET (полиэтилентерефталата) не являются растительными, но считаются экологичными, поскольку с их помощью уменьшается количество пластиковых отходов и снижается воздействие синтетических волокон на окружающую среду.
Рынку текстиля из биоматериалов прогнозируют устойчивый рост. Ожидается, что в США к 2032 году доля биопластиковой текстильной промышленности в сегменте биополиэстера превысит $605 млн. В Европе, по оценкам, объем рынка текстиля из биоматериалов к 2032 будет превышать $415 млн.
Запрос на экологичный текстиль приводит к увеличению инвестиций в стремительно развивающуюся отрасль инновационных материалов. По данным AgFunder, в 2021 году стартапы в области биоэнергетики и биоматериалов привлекли в общей сложности $2,1 млрд, три из четырех ведущих компаний по объему привлеченных средств относятся к текстильному сектору. Первые места занимают уже упомянутые компании Spiber и Bolt Threads.
Всего за последние 10 лет, по данным Future World, инвестиции в разработку материалов нового поколения составили около $3 млрд. Количество компаний, занимающихся данными разработками, сейчас составляет 144, более половины из них специализируются на создании материалов, альтернативных натуральной коже. По числу таких стартапов лидируют США и Великобритания, достаточно много компаний в Нидерландах, Германии, Италии и Франции.
Более половины (53%) материалов нового поколения создаются на основе растительного сырья, 14% — на основе микроорганизмов, 8% — из мицелия, 4% — из культивированных клеток.
Смогут ли биологические материалы заменить полиэстер и другие виды традиционной синтетики? Аналитики считают, что сдвиг в сторону более экологичного текстиля определенно наблюдается, но для этого потребуется время, большие вложения и целый комплекс эффективных технологических решений.
Судя по тому, какими темпами развиваются технологии и насколько успешно ведутся исследования в этой сфере, в ближайшем будущем мы станем свидетелями множества новаторских решений. Но насколько быстро и гармонично биоматериалы войдут в повседневную жизнь, зависит в том числе и от каждого из нас как потребителя. Выбор экологически чистых товаров, забота о переработке и осознанное потребление — простые шаги, которые для спасения окружающей среды не менее важны, чем прогрессивные технологии.
