El cuero es una industria multimillonaria en constante crecimiento que requiere más de 3.800 millones de bovinos, lo que equivale a uno por cada dos personas en la tierra, para mantener la producción cada año. Y mientras los productos (ropa, Zapatos, muebles y más, pueden ser bastante elegantes y duraderos, el impacto ambiental de la producción de cuero ha sido severo, conduciendo a la deforestación, uso excesivo del agua y la tierra, contaminación ambiental, y emisiones de gases de efecto invernadero.

Los investigadores de la Escuela de Ingeniería de la Universidad de Tufts se propusieron encontrar una alternativa al cuero, con textura similar, flexibilidad y rigidez, pero centrado en materiales que son sostenibles, no tóxico, y amigable con el medio ambiente. Resulta, hemos estado usando ese material todo el tiempo, es de seda, pero en lugar de tejer la seda en tela, los ingenieros de Tufts pudieron descomponer las fibras de los capullos de gusanos de seda en sus componentes proteicos, y reutilizar las proteínas para formar el material similar al cuero. El proceso para fabricar cuero a base de seda se describe en un estudio publicado en la revista Materiales y Diseño .

El cuero a base de seda se puede imprimir en diferentes patrones y texturas, tiene propiedades físicas similares al cuero real, y puede soportar el plegado, perforación, y estiramiento que se usa típicamente para crear artículos de cuero, incluida la capacidad de unir piezas de material y unir herrajes como remaches, ojales asas y cierres.

"Nuestro trabajo se centra en el uso de materiales de origen natural que minimizan el uso de sustancias químicas tóxicas y, al mismo tiempo, mantienen el rendimiento del material para brindar alternativas a los productos que se utilizan comúnmente y ampliamente en la actualidad, "dijo Fiorenzo Omenetto, Frank C.Doble Profesor de Ingeniería en Tufts School of Engineering, director del Tufts Silklab donde se creó el material, y autor correspondiente del estudio. "Al usar seda, así como celulosa de residuos textiles y agrícolas y quitosano de residuos de mariscos, y todas las químicas relativamente suaves que se utilizan para combinarlos, estamos avanzando hacia este objetivo ".

Por supuesto, ya existe una cartera de cueros alternativos desarrollados por la industria y la comunidad de investigación, con un enfoque en el uso de subproductos agrícolas o materiales regenerados que tienen un impacto reducido en el medio ambiente y la cría de animales. Estos incluyen materiales similares al cuero hechos de petróleo (cuero de poliuretano o 'cuero de piel'), corteza de árbol, cáscaras de piña, aceites vegetales, caucho, hongos e incluso a partir de celulosa y colágeno producidos por cultivos bacterianos.

El cuero a base de seda fabricado en Tufts ofrece algunas ventajas únicas a todos estos enfoques. Además de derivar de la disolución de las fibras de seda, la fabricación es a base de agua, utilizando solo productos químicos suaves, realizado a temperatura ambiente, y la producción de desechos en su mayoría no tóxicos. El material de cuero de seda se puede fabricar utilizando capas 3D computarizadas con la capacidad de crear micropatrones regulares que pueden ajustar la resistencia y flexibilidad del material. Imprima macropatrones por motivos estéticos (por ejemplo, un tejido de canasta), así como patrones geométricos no regulares para imitar la textura de la superficie del cuero real. Los materiales resultantes, como el cuero, son fuertes, suave, flexible, y duradero, y como el cuero natural, son biodegradables una vez que ingresan al flujo de desechos.

De hecho, Los productos de cuero de seda podrían volver a disolverse y regenerarse en su materia prima similar a un gel para ser reimpresos en nuevos productos.

El proceso de elaboración del cuero de seda comienza con fibras de seda que se utilizan comúnmente en la industria textil. Estas fibras están compuestas por polímeros de proteína de fibroína de seda, y pueden descomponerse en sus componentes proteicos individuales en una suspensión a base de agua. Una capa base de quitosano que contiene un plastificante no tóxico glicerol y tinte se imprime mediante extrusión a través de una boquilla de pequeño calibre sobre una superficie para proporcionar flexibilidad y resistencia al material. El quitosano se deriva en sí mismo de fuentes naturales como las cáscaras de cangrejos, langostas y camarones. Una capa de fibroína de seda combinada con plastificante y un espesante (de goma vegetal) se imprime en la parte superior de la capa base.

La extrusión de la lechada de fibroína a través de la boquilla de la impresora crea fuerzas de corte que pueden contribuir a organizar las proteínas de una manera que fortalezca el material, haciéndolo más dúctil que quebradizo, e imita la extrusión natural que se produce en la glándula de seda de un gusano o una araña. Cambiar el patrón impreso de la capa de seda puede proporcionar una variedad de apariencia, fortalezas sintonizables y otras cualidades físicas.

El método de impresión, También conocida como "fabricación aditiva", se sabe que es muy conservadora en el uso de materiales y residuos producidos en comparación con otros métodos como el moldeo por inyección o la fabricación sustractiva (como tallar o rasurar un bloque).

Silklab en Tufts ha desarrollado una amplia gama de otros productos de seda, desde dispositivos médicos implantables hasta materiales arquitectónicos que pueden detectar y responder al entorno cambiando de color. De hecho, Gran parte de la tecnología que se ha desarrollado en el laboratorio para derivatizar las proteínas de la seda se puede aplicar al cuero a base de seda. incluida la unión e incrustación de moléculas que pueden detectar y responder al entorno circundante.

"Esa es la ventaja de usar proteína de seda sobre otros métodos:tiene un bien establecido química versátil que podemos utilizar para ajustar las cualidades del material e incrustar elementos inteligentes como moléculas sensoras, "dijo Laia Mogas-Soldevila, ex becario de investigación en Silklab, actualmente es profesor asistente de Arquitectura en la Escuela de Diseño Stuart Weitzman de la Universidad de Pennsylvania y primer autor del estudio. "Por lo tanto, si bien puede haber muchas opciones para materiales similares al cuero, el cuero a base de seda tiene el potencial de adaptarse mejor a diseños innovadores ".