Girando una revolución de la moda sostenible: conozca a los físicos que convierten la madera en ropa – Physics World

Quizás le sorprenda saber que, según un estudio reciente de la Unión Europea (UE), la moda y la ropa en todo el mundo son responsables de 10% del CO global₂ emisión, – eso es más que los vuelos internacionales y el transporte marítimo combinados. Probablemente no sea algo en lo que pienses cuando te pones los jeans por la mañana, pero tu ropa tiene un costo ambiental significativo.

De hecho, las estimaciones sugieren que la fabricación de un par de vaqueros emite alrededor de 16.2 kilogramos de CO₂ y, sin embargo, casi 2625 kilos de ropa se convierten en residuos cada segundo. Además, se necesitan entre 10,000 y 20,000 litros de agua para producir un kilo de algodón (aproximadamente la cantidad necesaria para producir una camiseta y un par de jeans) y los productos químicos utilizados para teñir y terminar el producto contribuyen aún más a la contaminación del agua.

Si bien la mayoría de nosotros podría estar preocupado por estas preocupantes cifras, Janne Poranen – un físico en el Centro de Investigación Técnica de Finlandia (VTT) en ese momento – decidió hacer algo al respecto en 2014. Como jefe de biomateriales en VTT – la mayor organización finlandesa de investigación y tecnología – no pudo evitar preguntarse si fue posible crear textiles más sostenibles; los fabricados con un mínimo de agua, sin el uso de productos químicos contaminantes y con una cantidad insignificante de CO₂ emisiones. Con este objetivo, propuso una empresa spin-off junto con el jefe de su equipo VTT, el físico Juha Salmela. El dúo cofundó Spinnova, una empresa que hoy transforma la celulosa de la madera certificada por el Forest Stewardship Council (FSC) en fibra textil sin utilizar ningún producto químico.

Contar cuentos chinos

La chispa de la idea de la tecnología surgió en 2009, cuando Salmela escuchó una charla de Fritz Vollrath, biólogo evolutivo de la Universidad de Oxford, donde destacó las similitudes entre la seda de araña y la nanocelulosa. En ese momento, el equipo de Salmela se centraba en cómo fluye la pulpa de celulosa, y Salmela pensó: "¿Qué pasaría si la fibra de madera pudiera convertirse en fibra textil de manera similar al proceso natural de una tela de araña?"

De hecho, Spinnova pudo procesar mecánicamente pulpa de madera en fibras a microescala, que se alinean en una cadena y se extraen a alta presión a través de una pequeña boquilla hasta formar un hilo similar al algodón. Luego, las fibras se secan y se recogen, listas para ser hiladas. "Todas las fibras de celulosa artificiales se basan en procesos de disolución; no realizamos ninguna disolución de la materia prima", explica Poranen.

Estas nuevas fibras utilizan un 99.5% menos de agua y un 74% menos de emisiones de CO₂ que el algodón convencional, y son reciclables y biodegradables. Además de estar libres de químicos, las fibras Spinnova también están libres de microplásticos. Para 2033, la compañía estima que sus fibras podrían reemplazar el 4% del suministro mundial de algodón de 44 mil millones de euros, lo que ejercería menos presión sobre el medio ambiente y mejoraría potencialmente la seguridad de los trabajadores textiles.

Poranen y Salmela tardaron ocho años, desde la creación de la empresa hasta la comercialización, y hoy tienen 37 patentes internacionales y más de 40 patentes pendientes. Poranen cree que su experiencia en física los ha preparado bien para este largo pero emocionante viaje hacia la solución de la dependencia de la industria de la moda de tejidos dañinos para el medio ambiente.

Siguiendo la corriente

El camino de Poranen como físico comenzó en circunstancias inusuales. Acababa de terminar su servicio militar obligatorio en Finlandia cuando regresó a casa y encontró una carta de una de las muchas universidades a las que había solicitado ingreso. Dijo que Poranen podía estudiar física sin tener que hacer un examen de ingreso porque había obtenido muy buenas notas en la escuela secundaria. Poranen comenzó debidamente en el Universidad de Jyväskylä en Finlandia, donde se graduó en 1997, junto con un título de profesor. “Yo estaba, y todavía estoy, siguiendo la corriente”, dice.

Inicialmente, Poranen había planeado convertirse en profesor de física, pero después de disfrutar mucho de su maestría en dinámica de flujo y reología en la misma universidad, en colaboración con la empresa de pulpa y papel, Valmet, decidió continuar con un doctorado. "Al principio no tenía planes de hacer un doctorado porque pensaba que la física era demasiado difícil para mí", dice Poranen. "Me seleccionaron para un programa de posgrado que contaba con una estrecha cooperación entre la industria y la universidad, y aquí fue donde analicé qué tipo de propiedades reológicas se necesitan para obtener ciertos tipos de aplicaciones de recubrimiento de papel".

Poranen también trabajó en VTT como investigador científico durante su doctorado y, antes de completarlo en 2001, acabó trabajando como investigador de intercambio durante más de un año con Douglas Bousfield en la Universidad de Maine en Estados Unidos. Allí, Poranen aprendió más sobre el desarrollo de modelos simplificados para representar procesos industriales, como el recubrimiento de papel y la impresión, y cómo verificarlos mediante experimentos. Cuando las fibras de papel se tratan mecánicamente, se generan fibrillas de escala fina llamadas nanofibrillas de celulosa (CNF). Como aprendió Poranen, estos se pueden utilizar en diversas aplicaciones, como revestimientos, pinturas y dispositivos médicos. Más tarde, Bousfield terminó como examinador de doctorado de Poranen.

Desde el principio, Poranen supo que prefería la física aplicada y que una carrera académica tradicional no era el camino para él. Después de su doctorado, continuó como científico investigador en VTT, pero pronto asumió funciones de gestión en el sector forestal, que implica esencialmente la supervisión de productos, actividades y la gestión de bosques y tierras arboladas, ya sea madera, estudios de vida silvestre, biodiversidad, recreación y más. Poranen cubrió una variedad de trabajos, desde la creación de nuevos consorcios de clientes hasta la gestión de estudios de I+D de seis a ocho equipos como director de tecnología. "El principal logro de nuestro equipo fue convertir la investigación del VTT en el sector forestal en una investigación líder a nivel mundial", dice Poranen, quien permaneció en ese puesto durante casi ocho años antes de pasar a trabajar en la investigación del VTT en biomateriales. Se convirtió en jefe de este departamento, gestionando seis equipos de investigación y 120 empleados.

En 2011, VTT estaba seleccionando a sus futuros líderes para asistir a un programa virtual de innovación y gestión empresarial de un año de duración en IMD Business School en Lausana. Poranen estaba encantado de ser uno de los pocos elegidos para asistir, entre un grupo de más de 3000 investigadores. De hecho, cree que fue este programa el que le dio la confianza para crear Spinnova. Aquí fue donde “aprendió sobre liderazgo, gestión y estrategia, además de ayudarme a ver el panorama más amplio. Y eso me hizo a mí, alguien del bosque central de Finlandia, lo suficientemente audaz como para proponer innovaciones radicales”.

Girando

Aunque Poranen había sido jefe de biomateriales en VTT durante aproximadamente un año, sabía en el fondo que la tecnología que estaba desarrollando el equipo de Salmela era revolucionaria. “Fue la mejor innovación que jamás haya visto en el sector de la celulosa y el papel”, afirma. Si bien Poranen no participó personalmente en los detalles de la tecnología, descubrió que “con mi experiencia en física, fue fácil para mí entender que se trataba de una innovación radical que debía llevarse a escala industrial”.

Poranen había conocido a Salmela durante sus estudios universitarios en física. Al combinar sus conocimientos, creía que juntos podrían hacer avanzar su idea patentada de producir fibra textil a partir de celulosa y transformar la industria de la moda. Tres investigadores clave del equipo de Salmela (dos físicos y un ingeniero) se unieron a ellos desde el principio, lo que facilitó el despegue de la empresa. “Teníamos toda la competencia que necesitábamos, pero teníamos que idear formas de escalar la tecnología desde el laboratorio; Hubo muchas pruebas y errores”, dice Poranen. Hoy, Salmela es la directora de tecnología de Spinnova.

Al principio, Spinnova consideró fabricar hilos de filamentos a partir de fibras de pulpa de papel, pero lo abandonó por celulosa microfibrilada sostenible (a menudo denominada nanocelulosa) dos años después, después de comprar la propiedad intelectual de VTT. "Esa fue una gran decisión", dice Poranen. A pesar de los cambios de roles, de jefe de biomateriales en VTT a director ejecutivo de Spinnova (cargo que ocupó hasta 2022), no cambió mucho, ya que continuó involucrado en la estrategia y la financiación. Pero Poranen reconoce que trabajar para su propia empresa aumentó sus responsabilidades y su carga de trabajo. “Durante los últimos siete años estuve trabajando veinticuatro horas al día, siete días a la semana”, dice Poranen.

Pero todo su arduo trabajo dio sus frutos. En 2019, Spinnova finalmente puso en marcha una instalación de producción a escala piloto en Jyväskylä, Finlandia. Varias marcas de ropa de renombre como H&M, Adidas y Marimekko ya se interesaron por la fibra y empezaron a colaborar con la investigación y el desarrollo de Spinnova. Su instalación de producción inicial era solo un sótano, pero “en 2021 pudimos convencernos a nosotros mismos y a nuestros socios, con sede en Brasil Suzano – el mayor productor de pulpa de madera del mundo – que estábamos listos para escalar esto al nivel comercial”, dice, y agrega que su proceso solo produce “algo así como un cabello diminuto”, por lo que ha sido un desafío ampliarlo.

Da la casualidad de que a finales de mayo de este año, el primera instalación comercial Se lanzó la producción de fibra SPINNOVA®. Operado por Woodspin, una empresa conjunta entre Spinnova y Suzano, su objetivo es producir anualmente 1000 toneladas de su fibra textil a partir de eucaliptos cultivados de forma responsable. "El proceso de producción de fibra patentado de Spinnova no requiere productos químicos nocivos ni disolución, ni genera residuos ni microplásticos", explica Salmela. Añade que su proceso “tiene una huella de carbono en su ciclo de vida un 74% menor y utiliza un 99.5% menos de agua en comparación con la producción de algodón convencional. El resultado es una fibra textil natural similar al algodón que cumple con las rigurosas demandas medioambientales y de rendimiento tanto de las marcas como de los consumidores y, a través de instalaciones como ésta, ahora se puede producir a escala”.

Escalando globalmente

Aunque Poranen ya no es responsable de Spinnova a nivel operativo, está entusiasmado de que la empresa finalmente haya llegado a escala comercial. En su nuevo rol como presidente ejecutivo de la junta directiva de Spinnova, ahora puede dar un paso atrás y mirar el futuro a largo plazo de la empresa. “Como CEO yo era básicamente responsable de todo; Todo el mundo siempre vuelve a ti y te pregunta si está bien hacer esto o aquello o cómo seguir adelante, y así sucesivamente”, explica. "Prácticamente estás dirigiendo toda la empresa y es una montaña rusa emocional porque un día la empresa puede estar en una mala posición pero al siguiente bien".

El objetivo de Poranen es que Spinnova se convierta en una empresa de fibras textiles sostenibles líder mundial. “El gran sueño es que podamos ampliarlo a nivel mundial”, afirma. Para Poranen, la pulpa de madera fácilmente disponible es la mejor apuesta de Spinnova para lograr una escala masiva. Pero, en principio, la tecnología de Spinnova puede utilizar cualquier tipo de celulosa (ya sea celulosa agrícola o basada en residuos biológicos, o residuos de cuero y textiles) para producir su fibra. De hecho, a partir de septiembre de este añoSpinnova se asoció con una empresa sueca de reciclaje de textiles renovar para hilar fibras basadas en residuos textiles en nuevas fibras textiles de origen biológico. La tecnología de Renewcell les permite reciclar desechos textiles como el algodón y la viscosa en un producto de pulpa biodegradable llamado "Circulose", que luego puede usarse para producir nueva fibra. Hasta ahora, Circulose sólo se ha utilizado para crear fibras celulósicas artificiales, como la viscosa. Al asociarse con Spinnova, la pulpa Circulose ahora se puede utilizar para fabricar fibra textil de base biológica, sin el uso de productos químicos nocivos en el proceso de hilado de la fibra. De hecho, Spinnova ya ha producido los primeros lotes de hilo y tejido utilizando 100% Circulose, y ha fabricado los primeros prototipos a partir de una mezcla de algodón y fibra Spinnova basada en Circulose. Spinnova estima que los primeros productos de consumo estarán disponibles a finales de 2024.

A pesar de los desafíos, Poranen cree que su experiencia en física lo ha preparado para todo. "La física en sí es extremadamente difícil, pero se aprende a resolver problemas casi imposibles", afirma. "La lección más importante que me ha enseñado la física es no tener miedo de cualquier desafío que se presente y seguir avanzando".

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• Fuente: https://physicsworld.com/a/spinning-a-sustainable-fashion-revolution-meet-the-physicists-turning-wood-into-clothes/