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细菌还可以做衣服?新型衣物利用活生物体作原材料 可降解无危害不污染

http://www.tzgcjie.com 来源:前瞻网            发布时间:2018-09-17 15:56:46

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当一件衣服穿坏或过时,它经常被扔进垃圾桶;美国环境保护署(Environmental Protection Agency)的数据显示,2014年美国产生的所有城市固体垃圾中,服装占9%。

我们所废弃的衣物大大阻塞了垃圾填埋场。欧盟委员会也将现代服装行业的做法——由于服装生产和销售的速度和数量,通常被称为“快消时尚品”——与高能源和用水、严重的温室气体排放和水污染联系起来。

现在一小批但不断增长的创新者转向天然材料,试图将服装业的浪费和污染从时尚中剔除,从源头上来说:他们在实验室使用活的生物体来制成可生物降解的纺织品、创建环保友好型材料--甚至不需要工厂组装便可以生产出一些近乎成品的衣物。

今天的许多服装都是用塑料制的丙烯酸、尼龙或聚酯线织成的,并在工厂里裁剪和缝制。所有这些材料都是化学制品,不可生物降解。但这些研究人员认为,未来的一些服装可能会被生物工程化——即由活的细菌、藻类、酵母、动物细胞或真菌制成——当最终被丢弃时,它们会分解成无毒物质。纽约市时装技术学院(Fashion Institute of Technology/F.I.T. )数学和科学系的助理教授Theanne Schiros说,这样的方法可以减少浪费和污染。她说,除了生物可降解之外,另一个主要的好处是,许多涉及的生物都可以生长到衣物模型所需材料的程度——生产制造一件衣服所需的精确数量的纺织品,而不产生多余的可丢弃的材料。“在材料科学中,通过从自然中寻找大量的快速繁殖的生物,我们现在在自然界中发现了更多的灵感,”她说。”

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Schiros选择的生物是藻类。有了它,她和一个由F.I.T.的学生和教师组成的团队创造出了一种类似纱线的纤维,这种纤维可以用碎昆虫壳等非化学颜料进行染色,并编织成服装。Schiros说,制作藻类纱线有三个步骤:首先,一种叫做海藻酸盐的糖是从海藻中提取出来的--海藻酸盐是一种多细胞藻类--并撒上粉末。然后,海藻酸盐粉被转化成一种水凝胶,并在其中加入植物的颜色(如胡萝卜汁)。最后,凝胶被拉伸成长条形的可以编织成织物的纤维。

Schiros说,她的实验表明,海藻纤维作为一种有市场前景的生物工程服装材料,具有很强的柔韧性,这是大众服装的两个基本特性。中国材料科学家指出,藻类纤维具有天然的防火性能,有可能减少向衣物中添加有毒阻燃剂的需要。而且,藻类的生物降解速度比棉花(最常见的天然衣料纤维)要快,而且它的生长不需要杀虫剂或大面积的土地。Schiros用她的纤维编织衣物,包括她今年在TED演讲有关可持续时尚主题时穿的背心。Schiros和她在F.I.T.的同事Asta Skocir合作,在2016年赢得了《生物设计挑战赛》的冠军。之后,她与人合办了一家名为Algiknit的公司,希望有朝一日能在商业规模上生产出利用藻类为原材料的服装。

Schiros也探索过利用细菌来制作服装材料;2017年,她的一些学生用液体细菌培养物、真菌和可降解垃圾培育出了一双婴儿大小的鹿皮鞋。这种细菌长成了一块纤维状的“生物皮革”垫子,最后填满了一个鞋形模具,形成了一双完整的鞋子。后来,他们用鳄梨种子和靛蓝树叶做染料,给鞋子上色,并在鞋子里嵌入胡萝卜种子,然后晾干。根据Schiros的观点,“这种方法在生产阶段避免了浪费。”她补充说,由于这种鞋子是可降解的,而且含有种子,“当你的孩子长大了鞋子不合脚了,你可以把它们种在地里,开始为制作下一双鞋做准备。”她的学生们(自称“GROWAPAIR团队”)在去年的《生物设计挑战峰会》上首次展示了他们的创意。《生物设计挑战峰会》是一个面向大学生的生物工程竞赛,在纽约现代艺术博物馆(Museum of Modern Art in New York City)举办。

Schiros说,生物工程能够解决的另一个快消时尚环境问题是染料。据瑞典化学品管理局(Swedish chemicals Agency)称,商业纺织印染使用大约3500种人造化学品,其中包括铅和基于石油的物质。其中,该管理局在成品衣物中发现了2,400种人造化学品。该机构表示,在被发现的化学品中,有5%对环境具有潜在危险,在成品服装中发现的2400种化学品中,有10%可能对人类健康会产生危害。使这些粘附在织物上的染色剂通常还需要使用有毒的溶剂、固化剂、盐和大量的水。暴露在这些染料中的实验室动物表现出不良的健康影响,包括过敏反应以及生殖和生长问题。美国环保署宣布,一种常用的服装染料成分联苯胺及其衍生物“被合理推测为人类致癌物”。欧盟禁止进口含有这种物质的染料以及其他所谓的“偶氮”染料。这些化学物质可能会从衣服中渗入皮肤,在纺织染料工厂的废水中也会发现,这些废水通常未经处理就直接排放到环境中。

一些研究人员认为细菌可能也有助于减轻染料问题。包括TextileLab Amsterdam的联合创始人Cecilia Raspanti、纺织和设计工作室Kukka的老板Laura Luchtman、生物设计实验室和创意研究机构Faber Futures的创始人Natsai Audrey Chieza在内的创新者正在使用天然色素细菌为天然和生物工程纺织品染色。Luchtman说她的过程包括用高压灭菌来防止污染,然后将充满细菌养分的液体培养基倒在一个容器里的纺织品上。接下来,她将浸泡过的纺织品暴露于细菌中,并将其放置在温控室内三天。最后她又对纺织品进行了消毒,用温和的洗衣粉冲洗,洗去细菌培养基的气味,然后让它变干。Chieza说,细菌染料可以应用于各种颜色和图案,无毒,而且需要的水分至少减少20%。

但是,使用这种技术来取代用不可生物降解的人造纤维织成的纺织品和用有问题的化学物质制成的染料仍然存在重大挑战。Schiros说,生产足够耐受正常磨损的生物工程材料是一个主要障碍。她试图克服这一问题,用当地保存技术处理她的一些纺织品——比如用烟熏而不是化学物质来晒黑——她说,这让她的生物皮革更有强度,更耐水。

到目前为止,这些无害生态环保的纺织品主要限于实验室、科学竞赛和高级时装T台。但推广这些创新的研究人员表示,这些创新以某种形式向消费者市场推出只是时间问题。Chieza说,首先需要解决的问题是使生物工程服装的成本与传统服装相当。例如,Luchtman出售的是细菌染色丝巾,价格为139美元,而类似的传统染色丝巾,价格仅为10美元。Chieza说:“与围绕可再生能源的争论类似,成本竞争不仅依赖于可靠的科学和有效的技术,还需要通过政府补贴和向研发投资的精神转变来实现。”

美国先进纤维技术研究中心(CRAFT)主任、宾夕法尼亚州立大学(Pennsylvania State University)工程学教授Melik Demirel同意,让生物设计的服装进入消费市场可能需要一段时间。但他表示,如果生产过程可以扩大,其好处将超过挑战。“蛋白质或糖基纤维是自然可降解的,可以在大自然中进行循环利用,”他指出。

此外,支持这项研究的设计师们说,纺织品在被送到堆肥设施进行生物降解之前可以被重复使用。一遍又一遍地修复或重新利用纺织品和染料可以延缓它们变成废物,是指导生物纺织品和用于染色的非化学染料生产的主要原则。

Suzanne Lee是一年一度的生物设计峰会Biofabricate的创始人,也是伦敦一家名为Biocouture的生物设计咨询公司的创始人。“要想让快消时尚品持续下去,所使用的材料必须开始能够被循环利用,重新成为供应这一时尚领域的原材料,” Lee说。“在设计过程中,它们不应该注定被扔进垃圾填埋场;我们所有人,尤其是设计师,都应该为这种变化而努力。

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