Desde los albores de la Revolución Industrial, la producción de ropa ha estado en un camino insostenible. Como la mayoría de las manufacturas, los textiles se producen de forma lineal con un modelo de la cuna a la tumba. Las telas como el algodón se cultivan, se usan, se usan y luego se desechan. La industria textil en su conjunto es responsable del 10% de las emisiones globales de carbono, siendo el cuero especialmente dañino.

La industria ganadera es el único impulsor principal de la deforestación, y el curtido del cuero crea una gran cantidad de contaminación química. Estos desafíos han motivado la búsqueda de textiles más sostenibles, especialmente alternativas al cuero.

Un equipo con un historial de colaboración exitosa puede tener una respuesta. Los investigadores de ingeniería biomédica de Columbia Engineering anunciaron recientemente que han creado un biocuero compostable con retardo de llama superior y bajo impacto ambiental. Su biocuero microbiano de nanocelulosa (MC) tiene un impacto cancerígeno 1000 veces menor que el cuero de vaca y una huella de carbono significativamente menor que el cuero sintético o el algodón. Su estudio fue publicado en Environmental Science:Advances .

El equipo, dirigido por Theanne Schiros y Helen Lu, junto con Ph.D. El candidato Romare Antrobus, ha estado trabajando juntos durante varios años en el Centro de Ingeniería y Ciencia de Investigación de Materiales de Columbia (MRSEC) para desarrollar materiales para una amplia gama de aplicaciones, desde biomedicina hasta energía, electrónica y textiles sentó las bases para inventar este nuevo material versátil.

"Nuestro biocuero representa un gran avance no solo para los textiles, sino que muestra a otras industrias cómo explorar un proceso de fabricación sostenible para diseñar materiales regenerativos", dijo Lu, profesor de ingeniería biomédica y vicedecano sénior de asuntos y avances de la facultad en Columbia Engineering.

Para fabricar biotextiles de alto rendimiento, el equipo aprovechó la biosíntesis microbiana de nanocelulosa, inspirándose en la ciencia indígena y preindustrial. Schiros planteó la hipótesis de que un componente principal del cerebro de los mamíferos utilizado durante milenios para curtir las pieles y convertirlas en cuero, la lecitina fosfatidilcolina, estabilizaría la interacción de la celulosa con el agua y los lípidos en una emulsión de bronceado y modificaría las propiedades materiales del CM a través de sus grupos hidrofílicos para hacer Es adecuado para su uso como biocuero.

Cuando los investigadores utilizaron procesos tradicionales de bronceado con cerebro y humo, observaron un aumento en la resistencia a la tracción y la ductilidad del MC, lo que alentó esta línea de investigación. Su descubrimiento condujo al desarrollo de un proceso de "curtido" de lecitina a base de plantas ecológico para nanocelulosa que creó un biocuero resistente y compostable.

Este nuevo proceso no solo transformará el futuro desarrollo textil, sino también la investigación del patrimonio cultural. Si bien las civilizaciones de todo el mundo han estado creando textiles sostenibles y duraderos desde la antigüedad, la mayoría de estas técnicas antiguas se han perdido.

"Nuestro equipo ahora está colaborando con científicos del Museo Metropolitano de Arte para desarrollar una base de datos de estudios de conservación para artefactos en sus colecciones de patrimonio cultural y para comprender el mecanismo detrás del bronceado histórico de cerebros y órganos", dijo Schiros, profesor asociado de ciencia de materiales en el Fashion Institute of Technology y científico investigador asociado adjunto en MRSEC de Columbia.

Completando el círculo hacia el diseño moderno, los investigadores crearon un par de zapatillas de biocuero microbiano teñidas naturalmente en colaboración con Public School NY. Las zapatillas forman parte de una exposición, Towards a Circular Society:Learning from Nature, actualmente a la vista en la Wyss Academy for Nature de la Universidad de Berna. También estarán a la vista en una exhibición separada en el Museo de Bellas Artes de Montreal.

Este nuevo estudio se basa en el exitoso replanteamiento de la fabricación por parte de los investigadores a través de la lente de los biomateriales y la economía circular, incluidas dos nuevas empresas surgidas de sus laboratorios, Algiknit, que fabrica biofibras a base de algas marinas, y Werewool, que ha creado una plataforma para alta -Fibras textiles regenerativas de rendimiento con función y color programados por ADN, como estiramiento o impermeabilización, proporcionadas por proteínas diseñadas.

Con sus logros en el aprovechamiento del poder de los microbios y el desarrollo de técnicas de procesamiento verde inspiradas en paleo, Lu y Schiros esperan que la biofabricación desempeñe un papel fundamental para facilitar la transición hacia una economía más sostenible. MC ofrece una plataforma de ingeniería modular para materiales regenerativos de alto rendimiento con diversas aplicaciones, desde ingeniería de tejidos hasta baterías, electrónica, biosensores y remediación de la contaminación, que los investigadores continúan explorando.

Schiros cree que la amplia aplicabilidad de su investigación puede ser solo cuestión de tiempo. Agregó que "el enfoque de biofabricación desarrollado aquí puede incentivar y acelerar un cambio de paradigma hacia una economía de materiales circulares, fundamental para los objetivos climáticos globales y el desarrollo sostenible". + Explora más

La búsqueda de alternativas de cuero sostenibles