ظهور التنوع البيولوجي والمواد المهندسة الحيوية لصناعة المنسوجات

في عام 2020 ، تم حساب الإنتاج العالمي من الألياف بحيث ارتفع إلى حوالي 110 مليون طن وفقًا لـ Textile Exchange ، وهي مجموعة بحثية تشجع الاستدامة. يشير ذلك إلى تضاعف حجم سوق ألياف النسيج منذ عام 2009.

يُقدر الاستهلاك العالمي للملابس بما يتراوح بين 80 إلى 150 مليون قطعة سنويًا ، منها مقابل كل خمس ملابس يتم إنتاجها ، يذهب ثلاثة منها إلى مكب النفايات حيث تبقى الألياف الاصطناعية لمئات السنين ، وتتسرب الألياف الدقيقة إلى سطح الأرض والغلاف الجوي لأنها تحط من قدر. نحن بحاجة ماسة إلى إعادة التفكير وإعادة تصميم الألياف الأساسية التي نستهلكها على الكتلة.

لا تزال المواد التي يتم الحصول عليها من مصادر مسؤولة ومستدامة تعاني من نقص في المعروض على مستوى العالم ، ولا تستطيع صناعة المنسوجات حتى الآن توليد (أو إعادة تدوير) الحجم الذي تتطلبه سلسلة التوريد العالمية عبر قطاعات السوق المتعددة. في حين أن صناعة الأزياء غالبًا ما تكون في دائرة الضوء ، يجب أن تصبح جميع المنسوجات دائرية على المدى الطويل. يجب أن نعتمد الآن على العلم لإيجاد حل. في عالم البدائل الحيوية ، أصبح التركيز على البحث والتطوير أكثر كثافة من أي وقت مضى ، ومع نمو أزمة المناخ ، يتم البحث عن حلول على وجه السرعة لمشكلتين رئيسيتين:

أولاً ، اكتشاف مواد أولية جديدة قابلة للتجديد ولا تخضع للزراعة المكثفة أو لاستنزاف الموارد المحدودة. وثانيًا ، إنتاج مواد خام جديدة لإنتاج المنسوجات قابلة للتحلل الحيوي ولا تساهم في جبال النفايات التي تتراكم من صناعات المنسوجات والأزياء والديكور التي تتوسع باستمرار.

المواد الأولية المتجددة

البحث عن المواد الأولية الصديقة للبيئة له فرعين متميزين ، استبدال المكونات السليلوزية التقليدية ، مثل القطن والحرير ، واستبدال المواد الأولية من البوليمر العضوي لإنتاج البوليستر المستدام.

فيما يتعلق باستبدال السليلوز التقليدي ، كان هناك تقدم كبير مع إدخال العديد من الحلول القابلة للتحلل الحيوي - يستمر العلم في التقدم في سوق المواد المربحة هذا.

فيما يلي نورد بالتفصيل بعض المنتجات الجديدة المعروضة الآن ، وبعضها سوف يتوسع ويهيمن على أسواق وتطبيقات معينة ، والبعض الآخر سوف يتلاشى. لكن العامل الأكثر أهمية هو ظهورها والتوسع في إنتاجها وتوافرها على نطاق واسع مع زيادة اعتمادها.

ألياف الموز: Bananatex® هو أول نسيج تقني متين في العالم مصنوع بالكامل من نباتات الموز الطبيعية Abacá. يزرع النبات في المرتفعات الفلبينية ضمن نظام بيئي طبيعي للزراعة والغابات المختلطة المستدامة ، وهو مكتفٍ ذاتيًا ، ولا يتطلب مبيدات حشرية أو أسمدة أو مياه إضافية.

ألياف الأعشاب البحرية: تعتقد Keel.Labs (المعروفة سابقًا باسم AlgiKnit) أن الألياف القائمة على عشب البحر يمكن أن تغير تأثير الموضة على البيئة بشكل كبير من خلال تقديم مادة غير سامة ومحايدة للكربون ومتعددة الاستخدامات ومستدامة. عشب البحر هو طحالب كبيرة تنمو بكثرة في الغابات الكثيفة تحت الماء بالقرب من الشاطئ. تقوم AlgiKnit بمعالجة عشب البحر ، وهو أحد أسرع الكائنات الحية نموًا وتجددًا على وجه الأرض ، إلى منسوجات وظيفية يمكن استخدامها في الملابس والإكسسوارات والأحذية.

يوفر Nettle Circle أليافًا طبيعية متجددة مستدامة ومتعددة الاستخدامات وعالية الأداء ودائرية ويمكن تتبعها الآن باستخدام تقنية الوسم Haelixa من اللحاء إلى منتج المستهلك النهائي. ينمو هذا الجيل القادم من الألياف الطبيعية بشكل كبير ويمكن زراعته ببصمة بيئية هامشية.

ألياف بروتين فول الصويا من لب الصويا ، وهو جزء غير قابل للذوبان من فول الصويا ، ومنتج ثانوي لإنتاج التوفو وحليب الصويا ، مما يجعلها صديقة للبيئة وقابلة للتحلل. يُعرف النسيج باسم حرير الصويا ، وهو ناعم وناعم ، ويخلق نسيجًا رقيقًا يمتص الرطوبة ويطلقها بسرعة كبيرة. إنه مقاوم للتقلص والتجاعيد مع خصائص مضادة للبكتيريا ، وغالبًا ما يتم مزجه مع ألياف أخرى لزيادة ثنيه وقوته.

أقمشة الخيزران ، التي تعد الصين أكبر منتج لها ، صديقة للبيئة ومستدامة ومصادرها مسؤولة. ينمو نبات الخيزران بسرعة دون استخدام المبيدات الحشرية أو المياه الزائدة أو الرعاية. يتجدد الخيزران بسرعة وينظف الهواء أثناء نموه. يتم تصنيع ألياف الخيزران عن طريق معالجة الأوراق حتى تنفصل إلى خيوط رفيعة ، ثم يتم غزلها في خيوط للنسيج أو حياكة الأقمشة. الخيزران هو أكبر عضو في عائلة العشب ، حيث يصل طوله إلى 35 مترًا. إنها النباتات الخشبية الأسرع نموًا في العالم. معدل النمو السريع هذا وحقيقة أن الخيزران يمكن أن ينمو في مجموعة من المناخات المختلفة يجعل نبات الخيزران موردًا مستدامًا ومتعدد الاستخدامات.

تسليط الضوء على البوليستر ، ما هي التطورات الجديدة الملحوظة؟ تم إحراز تقدم كبير في تطوير مواد أولية بوليمرية متجددة وقابلة للتحلل الحيوي لإنتاج ألياف بوليستر دائرية أو بديلة.

المواد الأولية من البوليمر العضوي

تعد البوليمرات العضوية مصدرًا مهمًا للبوليستر القابل للتحلل الحيوي والمتجدد ويتم تطويره الآن بشكل مكثف في جميع أنحاء العالم. نحن نعتبر بعض هذه الابتكارات كما هو مفصل أدناه:

PLA (Poly Lactic Acid) عبارة عن بوليمر حيوي وقابل لإعادة التدوير وقابل للتحلل الحيوي مصنوع من موارد متجددة سنويًا ، مما يوفر بصمة كربونية منخفضة مقابل البلاستيك التقليدي. شركة TotalEnergies Corbion ، التي يقع مقرها في هولندا ، تشغل 75000 طن سنويًا من منشآت إنتاج PLA في رايونغ ، تايلاند ، وقد أعلنت مؤخرًا عن نيتها لبناء مصنع ثانٍ في Grandpuits ، فرنسا.

يمكن إنتاج البولي بيوتيلين سكسينات PBS من خلال الجمع بين العديد من المونومرات (اللبنات الأساسية للمادة) الناشئة من مصادر نباتية متجددة بدلاً من الوقود الأحفوري بفضل التطورات الحديثة في التكنولوجيا الحيوية. لذلك ، بدلاً من البترول ، تقوم شركة Kintra بتوريد السكر المشتق من الذرة والقمح لإنتاج راتنجاتها وأليافها ، والتي تخضع لعملية غزل ذوبان مماثلة للبوليستر والنايلون والمواد الاصطناعية الأخرى. توفير مظهر وإحساس وأداء مشابهين دون المساهمة في مشكلة التلوث باللدائن الدقيقة.

التطورات الجديدة لإعادة التدوير والاقتصاد الدائري

يسعى مجتمع تصنيع الألياف بشكل متزايد إلى تحقيق اقتصاد دائري منخفض الكربون حيث يستمر الابتكار والاستثمار المؤسسي الجاد في دفع جدول الأعمال إلى الأمام. باختصار ، نلاحظ بعض أحدث التطورات والابتكارات في مجال إعادة التدوير.

إعادة تدوير PET: دخلت شركة الكيماويات الكورية الجنوبية SK Geo Centric (SKGC) في شراكة مع SUEZ و Loop Industries لبناء منشأة البولي إيثيلين تيريفثاليت (PET) المعاد تدويرها في أوروبا. سينتج المصنع المشترك 70.000 مليون طن من بلاستيك البولي إيثيلين تريفثالات عالي الجودة وألياف البوليستر المعاد تدويرها بالكامل للسوق الأوروبية.

شركة Circulose: Renewcell هي شركة سويدية لإعادة تدوير المنسوجات سريعة النمو تتمتع بتقنية فريدة وفريق عالمي من الأشخاص في مهمة لتغيير صناعة النسيج العالمية نحو الأفضل. إنهم يخططون لإعادة تدوير ما يعادل 1.4 مليار تي شيرت كل عام بحلول عام 2030. منتجهم يسمى Circulose® ، وهم يصنعونه من نفايات النسيج بنسبة 100٪. تستخدمه العلامات التجارية لاستبدال المواد الخام عالية التأثير مثل الزيت الأحفوري والقطن في منتجات المنسوجات الخاصة بهم.

Eastman Advanced Circular Recycling Technologies: تخطط شركة Eastman لاستثمار ما يصل إلى مليار دولار في منشأة لإعادة التدوير الجزيئي من مادة إلى مادة في فرنسا والتي من شأنها أن تستخدم تقنية تجديد البوليستر في Eastman لإعادة تدوير ما يصل إلى 160.000 طن سنويًا من النفايات البلاستيكية التي يصعب إعادة تدويرها. يتم حرقها حاليًا.

MyReplast ™ Upcycling: MyReplast Industries هي إحدى شركات مجموعة Maire Tecnimont Group ، التي تسيطر عليها NextChem وتقع ضمن مجموعة "الاقتصاد الدائري" على خارطة الطريق لانتقال الطاقة. تعمل الشركة في إعادة تدوير النفايات البلاستيكية ، وتستخدم تقنية مملوكة للمجموعة قادرة على فصل ثم دمج البوليمرات المختلفة الموجودة داخل النفايات. فصل البوليمرات ، من خلال مرحلة اختيار بصري (بالبوليمر واللون) متبوعة بخطوة مركبة ، لإنتاج حبيبات عالية الجودة يمكن أن تحل محل البلاستيك البكر في مجالات التطبيق المختلفة.

هندسة الإنزيمات: تقوم تقنية Protein Evolution باختبار وتقييم ورسم خرائط لعشرات الملايين من الإنزيمات الفريدة بشكل متكرر لتحديد الطريقة الأكثر فعالية لإعادة تدوير النفايات إلى مواد كيميائية قابلة لإعادة الاستخدام. سيساعد هذا النهج في إزالة الكربون عن الصناعة وسيكون له تأثير كبير في الاقتصاد الحيوي الناشئ حيث يتعين على الشركات والمجتمعات والحكومات تحقيق أهداف الاستدامة العالمية في السنوات المقبلة. يعمل فريق تطوير البروتين جنبًا إلى جنب مع الباحثين البارزين الذين يدفعون حدود هندسة البروتين وابتكار المواد. يتوقع الفريق إطلاق أول شراكة تجارية له بحلول نهاية عام 2022 ، لتلبية احتياجات العلامات التجارية الاستهلاكية العالمية التي تسعى إلى إعادة تدوير وتحويل المنسوجات ومخلفات البلاستيك المختلط.

الحل الحيوي لعالم أفضل

نظرًا لأننا ننظر إلى صناعات الديكور والأزياء ، فإن بانوراما الجهد والابتكار والاستثمار في التقنيات المتجددة مثيرة للإعجاب حقًا وقد أحرزت تقدمًا ملحوظًا في فترة زمنية قصيرة جدًا.

مع وجود وقت محدود فقط للرد ، مع نفاد الخيارات لكوكبنا ، لا يوجد نقص في اللاعبين والمستثمرين المستعدين للقيام بدور. هذه صناعة ناشئة بمليارات الدولارات وتقدم لكل من الكوكب والمستثمر - مكافأة كبيرة.

توفر البدائل الحيوية للوقود الأحفوري Armageddon آفاقًا لطريقة حقيقية للمضي قدمًا في صناعة النسيج. يمثل التقدم البيئي الجوهري من الإنزيمات إلى المواد الأولية النباتية علامة على مشهد جديد لعلوم المواد والمنسوجات التي نستهلكها. وهذا بدوره سيغير أيضًا التقنيات والكيمياء التي نستخدمها للطباعة عليها.

إنه وقت مثير بالنسبة إلى صناعتنا ، ونتطلع إلى رؤية تغيير كبير للأبد على مر السنين.

المحتوى التعاوني المنشور بالشراكة مع Texintel: https://www.texintel.com/blog/the-rise-of-biodiversity-and-biomaterial-science-for-the-textile-industry

تم التقاط صورة الغلاف الموجودة في هذه المقالة من Unsplash .