Являются ли бактерии следующей "большой вещью" в моде?
Выглядеть хорошо стоит денег, но не только денег.
На производство одежды уходит огромное количество энергии и ресурсов, поэтому приходится вкладывать немалые средства в одежду, которая в конечном итоге будет выброшена на свалку, и без того огромную. Когда речь заходит об экологической ответственности, индустрия моды оказывается довольно немодной. Что может превратить ее из экологически грязной в потрясающую?
Бактерии, а точнее, бактериальная целлюлоза (БЦ), сеть углеводных молекул, выделяемых некоторыми организмами, может быть использована для производства всего - от сумок до курток. БЦ может быть получена из органических отходов и является биоразлагаемой, что делает ее привлекательным решением непривлекательной проблемы. Но как превратить эти бактериальные волокна в сказочные вещи? И как скоро люди смогут найти микробную одежду в своем любимом магазине одежды?
Подноготную индустрии моды нельзя назвать гламурной.
Процесс переработки сырья (например, хлопка) в изделия, украшающие подиумы и полки магазинов, требует сотен тысяч тонн инсектицидов и пестицидов, а также миллионов тонн удобрений, нефти и химикатов.
Текстильное производство также вносит свой вклад в изменение климата, ежегодно производя ~1,2 миллиарда тонн углекислого газа, что составляет около 10% глобальных парниковых выбросов. Большинство предметов одежды недолго хранятся в шкафах потребителей - так, в США средний потребитель выбрасывает примерно 40 кг. одежды в год, причем многие из них надеваются всего несколько раз. Когда эти вещи оказываются на свалках, они могут выделять химикаты и микропластик в окружающую среду и водоемы, что может негативно сказаться на здоровье людей и планеты.
Эта картина послужила толчком к внедрению методов "экологизации" производства одежды, включая использование сырья, способствующего экологичности без ущерба для свойств, которые делают стандартные натуральные и синтетические материалы привлекательными (например, удобство, воздухопроницаемость, эластичность и т. д.). Это большая задача, но бактерии могут справиться с ней.
Бактериальная целлюлоза представляет собой сетку из молекул глюкозы, выделяемых различными видами грамотрицательных бактерий. По структуре она похожа на целлюлозу из растений, которая уже используется в текстильном производстве (хлопок), только с более мелкими волокнами; в сыром виде БЦ выглядит и ощущается как мокрая кожа. Производители выращивают бактерии в чанах с культуральной средой и собирают полученные маты целлюлозы для производства продукции (БЦ обычно промывают и обрабатывают, чтобы удалить бактерии и другие примеси).
Необработанная бактериальная целлюлоза похожа на мокрую кожу. Если ее высушить, из нее можно делать такие изделия, как сумки. Источник: Choi M.S., et al./Polymers, 2022.
После обработки конечная текстура напоминает (сухую) кожу, хотя она может отличаться в зависимости от обработки. Например, компания Modern Synthesis, базирующаяся в Великобритании, выращивает свои бактерии на каркасе из нитей; БЦ заполняет пробелы, создавая уникальный структурированный материал, внешне напоминающий нейлон, а на ощупь сухой и похожий на бумагу. Действительно, микробная целлюлоза - невероятно гибкий материал, который можно выращивать до различной толщины и текстуры и окрашивать в самые разные цвета. Она также обладает большой площадью поверхности, высокой чистотой, проницаемостью, легкостью и потрясающей надежностью. Более того, изменяя такие факторы, как поступление питательных веществ и кислорода, или даже самих микробов с помощью генной инженерии, производители могут регулировать выход и структуру БЦ.
И еще один "зеленый" компонент. Целлюлоза является быстро возобновляемым сырьем и может быть получена из отходов и альтернативных источников энергии. Polybion, мексиканская компания по производству биоматериалов, использует фруктовые отходы местных производителей для питания бактерий, которые производят БЦ. Обычно эти фруктовые отходы попадают на свалки и выделяют метан - мощный парниковый газ. Использование отходов позволяет не только предотвратить выброс газа в атмосферу, но и свести к минимуму затраты на дорогостоящие культуральные среды. Исследователи питали микробы, вырабатывающие БЦ, всем чем угодно - от картофельной кожуры до сточных вод.
Кроме того, одежда сама по себе является отходом. Люди выбрасывают одежду - это данность. Но та, что сделана из БЦ, является биоразлагаемой, что значительно снижает ее воздействие. Malai Eco - компания из Южной Индии, которая производит БЦ, используя отработанную кокосовую воду для производства материала, похожего на кожу, - отмечает, что их продукцию можно помещать в компостный контейнер, где она будет разлагаться естественным образом. При производстве одежды из БЦ используются натуральные красители (в том числе из бактерий) и меньше вредных химикатов, чем в традиционных производственных процессах, что придает ей дополнительную экологичность.
При всех своих интригующих качествах одежда на основе БЦ существует в основном в виде прототипа. На Глобальном саммите моды 2023 года компания Polybion представила куртку из БЦ, разработанную в сотрудничестве с датским модным брендом Ganni, а компания Modern Synthesis - сумочку на том же мероприятии. Куртка и сумка не продавались, а просто иллюстрировали потенциал БЦ. Это обычное явление в сфере моды на БЦ - хотя осведомленность о микробной целлюлозе как о сырье существует уже много лет, продукция из нее еще не вышла на основной рынок.
Примеры одежды, изготовленной из бактериальной целлюлозы. Источник: Choi M.S., et al./Polymers, 2022.
Превращение бактериальных продуктов в пригодную для ношения одежду требует оптимизации, а это требует времени. Например, БЦ поглощает большое количество воды (т.е. является гидрофильной), что может быть нежелательным при изготовлении одежды. Поэтому усилия по приданию БЦ гидрофобности при сохранении его эластичности и прочности, а также других полезных свойств, являются важным шагом в разработке.
Даже когда материал готов к потребительскому использованию, расширение производства - это длительный процесс, который может занять до 15 лет, в зависимости от того, насколько готова технология и может ли ее поддержать цепочка поставок. Эти временные рамки, на первый взгляд, не согласуются с той скоростью, с которой развивается индустрия моды (тренды появляются, исчезают и снова появляются в мгновение ока). Из-за этого может показаться, что такие инновации, как, например, одежда из БЦ, которые вызывают много шума на ранних этапах разработки, никогда не дойдут до рядового потребителя.
Однако это не значит, что этого не произойдет. Компания Modern Synthesis изучает возможности использования существующей производственной инфраструктуры для увеличения масштабов производства своего материала. Компания Polybion построила первый в мире объект для промышленного производства БЦ, который, как ожидается, достигнет годовой производительности, эквивалентной 275 000 сумок, к концу 2023 года. Компания Malai уже предлагает готовые изделия и ткань из БЦ для покупки.
Хотя сроки появления одежды из БЦ могут быть неопределенными, последствия развития производства больше, чем возможность приобрести крутую куртку. В связи с изменением климата развитые страны считают приоритетной задачей укрепление биоэкономики (т.е. доли экономики, основанной на продуктах, услугах и процессах, полученных из биологических ресурсов, например микроорганизмов). Использование метаболической силы бактерий для того, чтобы в буквальном смысле слова одевать людей, - это шаг в правильном направлении.
