Ученые из Колумбийского университета и Нью-йоркского технологического института моды разработали компостируемую, огнестойкую биокожу на основе микробной наноцеллюлозы. Как выглядит «фабрика» этого волокна будущего? Одна из авторов этого материала, доктор Теанн Широс (FIT), продемонстрировала это прямо в эфире шоу «Миссия невыполнима» на канале CBS: «пряхами» нового волокна выступили бактерии, питающиеся сладким чаем.

Процесс биопроизводства начинается с подачи бактериям источника углерода – в данном случае, сахара в чае – и источника азота, т.е. самого чая. Когда бактерии питаются, они создают целлюлозу, которая появляется на поверхности жидкости в виде гидратированной биопленки, называемой пелликулой. Прежде чем стать биоматериалом, подобным коже, пленка проходит через процесс эмульсии лецитина на растительной основе (ученые вдохновлялись здесь открытиями доиндустриальной эпохи – проще говоря, нарастанием плотного плесневого слоя на забытой чашке). В программе Netflix «The Future Of» Широс показала пару кроссовок, полностью созданных из наноцеллюлозы, за исключением биоразлагаемой пробковой подошвы. «В принципе, вы можете разрезать их и положить в компостную яму», – утверждала она. Сейчас эти микробиальные кроссовки из биокожи, созданные в сотрудничестве с Государственной школой Нью-Йорка, выставлены в Монреальском музее изящных искусств.

Но самое интересное, что у этого биоматериала есть и еще одно качество: он по своей природе огнестойкий. «Самое классное в природе то, что она может создать две вещи вроде бы из одних и тех же элементов, но придать им совершенно разные свойства в зависимости от того, как этот материал собран. Также и в этом случае: наноцеллюлоза по химической структуре идентична растительной целлюлозе, но то, как она устроена, придает ей совершенно другие свойства», – рассказала Широс журналу Sourcing.

Все дело в так называемой «иерархической сборке». Особенным этот материал делает то, что он состоит из нанофибрилл, связанных между собой в плотную сетку. Эта нановолоконная пленка растет на границе жидкой среды и воздуха, пока не покроет всю поверхность (как пленка на чае), а затем на нее нарастает следующий слой. Именно здесь и появляется огнестойкость: плотно прилегающие слои ограничивают приток кислорода, способного воспламенить топливо (целлюлозу). А задействованные в процессе «дублении» этого материала фосфатные группы перенаправляют химический путь горения, поэтому биокожа не воспламеняется, даже если к ней поднести открытое пламя.

«Главный урок, который мы извлекли, заключается в том, что сочетание микробного биопроизводства, «зеленой» биологической отделки и стратегий преобразования отходов в ресурсы позволяет производить высокоэффективный текстиль с резко сниженным воздействием на окружающую среду – углеродный след нашего материала на 97% ниже, чем у веганской синтетической кожи», – заключает Широс.

Для справки

В марте организация Material Innovation Initiative (MII) опубликовала свой третий отчет о состоянии рынка новых материалов. Согласно отчету, в 2022 году компании, производящие инновационные материалы, привлекли не менее 456,75 млн долларов. Несмотря на некоторый спад инвестиций в текстильную отрасль, в 2022 году этот сегмент рынка продолжал расти. С 2013 года было образовано 69 новых компаний и заключено 214 сделок. В то время как многие из этих компаний занимаются созданием кожеподобных материалов на растительной основе, например, на базе мицелия (грибницы), также появляются методы выращивания волокон из белков с предварительной ферментацией. Эксперты полагают, что круг таких разработок будет только расширяться.