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!

 

 

Vort udtjente tøjs skæbne

Interesserer man sig for det miljømæssig effekt, vort forbrug og fremstilling af tøj har, er det relevant at se på hele livscyklus for tøjet. Den gode miljøeffekt af at tøj er fremstillet ultra bæredygtigt, og af ultrabæredygtige materialer, kan “sættes over styr” hvis tøjet ikke håndteres ansvarligt efter at man er færdig med at bruge det; i after-life fasen. Så; hvad sker der med vort tøj, når vi er færdige med at bruge det? Hvilken miljømæssig effekt har de forskellige after-lige muligheder.

EU har, i 2014, udgivet et digert og særdeles interessant studie, der omhandler miljøbelastingen ved europæernes tøjforbrug, IMPRO. Jeg har tidligere refereret til studiet i indlæg om andelen af plast i vort tøj, og om miljøeffekten af vort tøjforbrug i tøjets forskellige livsfaser.

Tallene i figuren herunder er (også) fra IMPRO-Textiles studiet:

Afterlife-Europæisk tøj_IMPRO

Når vi i europa ikke skal bruge vort tøj mere, smider vi 80% af det væk. Af denne mængde, bliver 24% forbrændt, i varme-udnyttende forbrændingsanlæg. Resten, 70% (!) ryger på lossepladsen! I Danmark alene er denne andel heldigvis anderledes, en markant større andel af vort affald kommer i vore fjernvarme forbrændingsanlæg, og kun en mindre andel ryger i “deponi”, som det kaldes…

20% af det tøj, vi er færdige med at bruge, sender vi til genbrug/genanvendelse; vort tøj får et “second life” inden det bortskaffes. Over halvddelen af dette second life tøj genanvendes; tøjet “splittes ad”, og materialerne genanvendes. Under halvdelen genbruges direkte, i den form det har. Hovedparten af genbrugstøjet (75%) eksporteres til udviklingslandene, mens sølle 25% genbruges i Danmark.

Hvis vi leger at vi starter med 100 stk tøj, så vil der udfra disse procenttal blot være 2 (!) stykker tøj der genbruges i Dk (20% x 40% x 25%). -Det ville være SÅ hensigtsmæssigt for miljøet, om vi kunne øge den andel af vort brugte tøj, vi selv genbruger. -Især hvis vi derved ville reducere mængde af ny-produceret tøj tilsvarende!

At vort ikke-ønskede tøj får endnu en livsfase i udviklingslandende, er miljømæssigt hensigtsmæssigt om det derved bevirker at der ikke nyproduceres tilsvarende mængder tøj. -Men da affaldshåndteringen i udviklingslandene ikke er særlig veludviklet, vil hovedparten af det tøj, vi sender til genbrug i udviklingslandende, ultimativt ende på lossepladsen, eller afbrændes uden at der “høstes” varme, og udføres forsvarlig røgrensning og slagger-håndtering. Måske det ville være interessant at bistå udviklingslandende med at udvikle deres affaldshåndtering…?

Vedrørende vort tøjs genanvendelsespotentiale, har FORCE i 2013 udgivet en rapport om “Tekstile genanvendelsespotentialer“. Se øvrige undersøgelser og rapporter, m.m., på denne blog-side (og skriv endelig, hvis der mangler nogen!)

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:-)

Vort tøjforbrugs miljøbelastning

At tekstilbranchen forurener, er nok ikke ukendt for særlig mange længere. Ifølge rapporten “Tekstile genanvendelsespotentialer” (2013) fra FORCE:

Tekstilproduktion er globalt den fjerde største kilde til forurening, næst efter opvarmning til huse, transport og elektricitet. 

Data har forfatteren, Rasmus Nielsen, fra EU rapporten “Environmental Improvement Potential of textiles (IMPRO Textiles) i 2014.
I IMPRO – Textiles rapporten opgøres hvor meget og hvordan europæernes tøjforbrug belaster miljøet, og der foreslåes muligheder for at mindske denne miljøbelastning.
I livscyklus perspektiv, er det helt klart i produktions-fasen og brugsfasen at den store miljøbelastningen sker:
Impacts of textile consumption in the EU-27 according to the ReCiPe's midpoint (a) and 4ndpoint (b) indicators. The percentage contribution of the different life cycle stages is reported (IMPRO Textiles 2014) Impacts of textile consumption in the EU-27 according to the ReCiPe’s midpoint (a) and 4ndpoint (b) indicators. The percentage contribution of the different life cycle stages is reported (IMPRO Textiles 2014).
Miljøbelastningen fra transport af tekstiler, og  fra “end-of-life”-fasen er til gengæld ganske begrænsede i forhold til bidraget fra produktions- og brugsfase.
I IMPRO – textiles er også opgjort hvilke materialer vort tøj består af, se mit tidligere blog-indlæg, og top-6 er; bomuld, polyester, animalske fibre (fx uld), akryl, polyamid og viskose.
For at blive klogere på miljøbelastningen af forskellige tekstile materialer kan man studere MSI – Materiale Sustainability Index (beskrevet i indlæget:  Tekstile materialer, rangeret efter miljømæssig bæredygtighed)
MSI-MSI - top6 materialer i EUtøjskoren for de 6 materialer, der forekommer mest i europæernes beklædning er:
MSI-skalaen går fra 0-50; højere skore betyder mindre negativ miljøbelastning. Top6-materialerne ligger alle forholdsvis lav, polyester lidt højere end de andre 5. Men, andre tekstile materialer skorer markant bedre:
Polypropylen, vævet: 32,5
Lyocell, stable fiber: 30,2
Silke, vævet: 29,7
rPET, vævet: 28,7
Øko-bomuld, vævet: 28,2
PLA (majs), vævet: 25,7
Måske vi skal til at være mere nysgerrig på hvorledes disse bedre-skorende tekstile materialer kan komme til at udgøre en større andel af vor garderobe… Er det mon ikke ved at være tid til at vore designere og beklædningsproducenter kunne begynde at beskæftige sig med “MSI-guided design“?
Kommentér gerne. Jo mere feedback og dialog, jo klogere bliver vi alle sammen.

Plast i tøj – hvor meget?

Vi tænker måske ikke meget over det i dagligdagen, men en stor del af vore tekstiler består af plast. Og ud fra et bæredygtighedsperspektiv, er det slet ikke nødvendigvis en skidt ting. Ihvertfald hvis plasttyperne er

> velvalgt i forhold til miljøbelastning i produktions-fase,

> plasttyper og design er velvalgt i forhold til at øge forbrugerens tilfredshed med produktet, og så vaske-frekvensen kan mindskes, og såfremt

> tøjet håndteres forsvarligt efter brugsfasen.

Meget mere om dette i kommende blog-indlæg.

Eksempler på tøj med plast i er vores løbe-trøje, der er fremstillet af PET, vores sweater der er en blanding af uld og akryl, og vores badedragt og nylonstrømper der er fremstillet af…nå ja … nylon, der er en polyamid.

Men hvor meget af hvor tøj er egentligt plast?

Fra lærebogen “Textiles” af Sara Kadolph har jeg hentet denne figur.worldwide fiber production - Textiles

(kilde, jvf “Textiles”: Fiber Economics Bureau of the American Fiber Manufacturing Association)

Som det ses er en god del over halvdelen af verdens tekstiler syntetiske, altså fremstillet af plast. Bomuld kommer på 2. pladsen med 36% mens fibre fremstillet af natur-materialer så som cellulose og protein, de såkaldt “manufactured fibers” udgør blot 5%. Uld, som man eller nok umiddelbart kunne tro havde en meget større andel, udgør blot 2%.

Disse tal dækker over alle tekstil-fibre, altså ikke kun beklædningsfibre. For at blive klogere på sammensætningen af materialerne i vor beklædning, kan man studere den særdeles interessante og tankevækkende EU-rapport “Environmental Improvement Potential of Textiles (IMPRO -textiles)

Percentage breakdown of consumption by fibre type for clothing and household textiles (IMPRO Textiles 2014)

Percentage breakdown of consumption by fibre type for clothing and household textiles (IMPRO Textiles 2014)

Det fremgår at lidt under halvdelen (!) af vort tøj er ikke-naturlige fibre. Heri medregnes så også den manufactured fibres viskose, men den udgør en ganske lille andel.

For husholdningstekstiler er andelen af syntetiske (og fremstillede) fibre helt oppe på 70%.

Prøv at tage et kig på materiale-mærkaterne i tøjet i din egen garderobe. Og reflektér lidt over om plast-andelen i din beklædning gør dig mere eller mindre tilfreds med dit tøj.

– Kommentér gerne. Jo mere feedback og dialog, jo klogere bliver vi alle sammen –

Oplæg: Syntetiske tekstiler og 3d-elektrospinding af bæredygtigt tøj

I forbindeldse med den årlige Plastråvaredag, holder jeg oplæg om “Syntetiske tekstiler og 3d-elektrospinding af bæredygtigt tøj”.

Om Plastråvaredagen;

Plastråvaredagen er bl.a. målrettet designere, ingeniører, arkitekter, studerende og plastproducenter. Og der vil være rig mulighed for at opleve branchens eksperter demonstrere de nyeste plasttyper.

Du kan mærke og opleve materialernes egenskaber, stille spørgsmål og få direkte adgang til at netværke med specialisterne idet en del af arrangementet afvikles som en uformel markedsdag/mini-messe. Her vil der blive uddelt materialeprøver, datablade, prøveemner og meget mere.

Derudover er der dagen igennem oplæg fra både designere og råvareleverandører om, hvordan du arbejder med plast i praksis og præsentation af konkrete designcases, hvor du kan høre om både succeser og fodfejl i designprocessen.

 

programplastrvaredagen2016

programplastrvaredagen2016

Program for Plastråvaredagen 2016

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!

 

Foredrag: Bæredygtige stoffer – ‘grønt’ tøj

Kom og hør om

  • 3d-printet tøj
  • Bæredygtige jeans
  • Danskdyrket hamp
  • Tekstil lavet af kyllingefjer

Plakat-fyraftensforedrag-grønt