Fenntartható divat forradalma: ismerkedjen meg a fát ruhává alakító fizikusokkal – Physics World

Lehet, hogy némileg megdöbben, amikor tudomást szerez arról, hogy egy friss Európai Uniós (EU) tanulmány szerint a világ divatja és ruházata felelős a A globális CO 10%-a₂ kibocsátás – ez több, mint a nemzetközi járatok és a tengeri hajózás együttvéve. Valószínűleg nem erre gondol, amikor reggel felveszi a farmert, de a ruházata jelentős környezetvédelmi költségekkel jár.

A becslések valóban azt sugallják, hogy egy farmernadrág gyártása körülbelül 16.2 kilogramm CO₂-t bocsát ki – és mégis, másodpercenként közel 2625 kiló ruha válik hulladékká. Ráadásul egy kiló pamut elkészítéséhez körülbelül 10,000 20,000-XNUMX XNUMX liter vízre van szükség – nagyjából annyi, mint egy póló és egy farmer elkészítéséhez –, és a termék festéséhez és kikészítéséhez használt vegyszerek tovább növelik a vízszennyezést.

Bár legtöbbünket aggodalomra adnak ezek az aggasztó számok, Janne Poranen – a Finnországi Műszaki Kutatóközpont (VTT) akkori fizikusa – 2014-ben úgy döntött, hogy tesz valamit az ügy érdekében. A VTT – a legnagyobb finn kutatási és technológiai szervezet – bioanyagokkal foglalkozó részlegének vezetőjeként nem győzte töprengeni, vajon fenntarthatóbb textíliákat lehetett létrehozni; minimális vízzel, szennyező vegyszerek használata nélkül és elhanyagolható CO-tartalommal készültek₂ kibocsátások. Ezt szem előtt tartva javasolta a VTT csapatvezetőjével, fizikussal együtt egy spin-off céget Juha Salmela. A duó társalapítója Spinnova, amely ma a Forest Stewardship Council (FSC) által tanúsított fából származó cellulózt vegyi anyagok használata nélkül textilszállal alakítja át.

Fonál egy fonalat

A technológia ötlete szikrája 2009-ben támadt, amikor Salmela hallott egy előadást Fritz Vollrath, evolúcióbiológus a University of Oxford, ahol felvázolta a pókselyem és a nanocellulóz közötti hasonlóságokat. Akkoriban Salmela csapata a cellulózpép áramlására összpontosított, és Salmela arra gondolt: „mi lenne, ha a farostot a pókháló természetes folyamatához hasonló módon lehetne textilszálakká fonni?”

Valójában a Spinnova képes volt mechanikusan feldolgozni a fapépet mikroméretű szálakká, amelyeket láncba rendeznek, és egy apró fúvókán keresztül nagy nyomással pamutszerű cérnává húzzák ki. A szálakat ezután megszárítják és összegyűjtik, és készen állnak a fonalra sodorásra. „Minden mesterséges cellulózszál oldási folyamatokon alapul – mi nem oldjuk fel az alapanyagot” – magyarázza Poranen.

Ezek az új szálak 99.5%-kal kevesebb vizet és 74%-kal kevesebb CO₂-kibocsátást használnak fel, mint a hagyományos pamut, és újrahasznosíthatók és biológiailag lebomlanak is. Amellett, hogy vegyszermentesek, a Spinnova szálak mikroműanyagtól is mentesek. A vállalat becslései szerint 2033-ra a szálai helyettesíthetik a világ 4 milliárd eurós pamutkészletének 44%-át, ami kevésbé terheli a környezetet, és potenciálisan javítja a textilipari dolgozók biztonságát.

Poranennek és Salmelának nyolc év telt el a cégalapítástól a kereskedelmi forgalomba hozatalig, és ma már 37 nemzetközi szabadalommal és több mint 40 szabadalommal rendelkeznek. Poranen úgy véli, hogy fizikai hátterük jól felkészítette őket erre a hosszú, de izgalmas útra a divatipar környezetre ártalmas anyagoktól való függőségének megoldása felé.

Menni az áramlással

Poranen fizikusi útja szokatlan körülmények között kezdődött. Éppen befejezte a kötelező katonai szolgálatát Finnországban, amikor hazajött, és talált egy levelet a sok egyetem egyikétől, ahová jelentkezett. Azt mondták, Poranen felvételi vizsga nélkül is tanulhat fizikát, mert olyan jó jegyeket kapott a középiskolában. Poranen megfelelően indult a Jyväskylä Egyetem Finnországban, ahonnan 1997-ben szerzett diplomát, tanári diplomával együtt. „Az áramlással mentem – és még mindig megyek” – mondja.

Poranen kezdetben azt tervezte, hogy fizikatanár lesz, de miután igazán élvezte az áramlásdinamika és a reológia mesterképzését ugyanazon az egyetemen, a cellulóz- és papíripari vállalattal együttműködve. Valmet, úgy döntött, hogy folytatja a doktori fokozatot. „Kezdetben nem terveztem, hogy doktori fokozatot szerezzek, mert úgy gondoltam, hogy a fizika túl nehéz számomra” – mondja Poranen. „Olyan posztgraduális képzésre választottak ki, amely szoros együttműködésben zajlott az ipar és az egyetem között, és itt vizsgáltam meg, milyen reológiai tulajdonságok szükségesek bizonyos típusú papírbevonatokhoz.”

Poranen a VTT-nél is dolgozott kutatóként PhD-képzése alatt, majd mielőtt 2001-ben befejezte volna, több mint egy évig cserekutatóként dolgozott. Douglas Bousfield a Maine-i Egyetemen az Egyesült Államokban. Ott Poranen többet tanult az ipari folyamatokat, például a papírbevonást és a nyomtatást ábrázoló egyszerűsített modellek kidolgozásáról, valamint arról, hogyan ellenőrizheti ezeket kísérletekkel. Amikor a papírszálakat mechanikusan kezelik, finom léptékű szálak, úgynevezett cellulóz nanofibrillumok (CNF) keletkeznek. Ahogy Poranen megtanulta, ezek különféle alkalmazásokban használhatók, mint például bevonat, festékek és orvosi eszközök. Később Bousfield Poranen PhD-vizsgáztatója lett.

Poranen már korán tudta, hogy az alkalmazott fizikát részesíti előnyben, és hogy a hagyományos tudományos pálya nem a megfelelő út számára. PhD megszerzése után a VTT kutatójaként folytatta, de hamarosan az erdészeti szektorban vett át vezetői szerepet, amely lényegében a termékek, tevékenységek, valamint az erdők és erdők kezelésének felügyeletét foglalja magában – legyen szó faanyagról, vadkutatásról, biodiverzitásról, rekreációról és több. Poranen számos munkakört lefedett, az új ügyfélkonzorciumok felépítésétől a hat-nyolc csapat K+F tanulmányainak irányításáig technológiai menedzserként. „Csapatunk fő eredménye az volt, hogy a VTT erdészeti ágazatban végzett kutatásait globálisan vezető kutatássá fejlesztjük” – mondja Poranen, aki közel nyolc évig maradt ebben a pozícióban, mielőtt a VTT bioanyagokkal kapcsolatos kutatásával foglalkozott. Ennek az osztálynak a vezetője lett, hat kutatócsoportot és 120 alkalmazottat irányított.

2011-ben a VTT kiválasztotta leendő vezetőit, hogy részt vegyenek egy egyéves virtuális üzletvezetési és innovációs programban. IMD Business School Lausanne-ban. Poranen örült, hogy azon kevesek egyike volt, akit kiválasztottak a több mint 3000 kutatóból álló csoportból. Valójában úgy véli, hogy ez a program adott neki magabiztosságot a Spinnova létrehozásához. Itt tanult a vezetésről, a menedzsmentről és a stratégiáról, valamint segített abban, hogy átfogó képet kapjak. És ez elég merészsé tett engem – valakit a közép-finnországi erdőből – ahhoz, hogy radikális újításokkal álljak elő.”

Kipörgés

Bár Poranen körülbelül egy évig volt a VTT bioanyagokért felelős vezetője, zsigereiben tudta, hogy a Salmela csapata által kifejlesztett technológia forradalmi. „Ez volt a legjobb innováció, amit valaha láttam a cellulóz- és papírágazatból” – mondja. Bár Poranen személyesen nem vett részt a technológia részleteiben, úgy találta, hogy „fizikai hátterem alapján könnyen megértettem, hogy ez egy radikális innováció, amelyet ipari léptékbe kell vinni”.

Poranen Salmelát fizika egyetemi tanulmányai során ismerkedett meg. Szakértelmüket egyesítve úgy vélte, hogy együtt előremozdíthatják szabadalmaztatott ötletüket, miszerint textilszálakat kell előállítani a cellulózból, és átalakíthatják a divatipart. A Salmela csapatának három kulcsfontosságú kutatója – két fizikus és egy mérnök – kezdettől fogva csatlakozott hozzájuk, így könnyebbé vált a cég felfutása. „Minden szükséges hozzáértéssel rendelkeztünk, de ki kellett találnunk a technológia laboratóriumi méretezésének módjait; sok próbálkozás és hiba történt” – mondja Poranen. Ma Salmela a Spinnova technológiai igazgatója.

Eleinte a Spinnova papír-pép szálakból készült filamentfonal-készítéssel foglalkozott, de két évvel később, miután megvásárolta a szellemi tulajdont a VTT-től, lemondott a fenntartható mikrofibrillált cellulózról (gyakran nanocellulóznak is nevezik). „Ez nagy döntés volt” – mondja Poranen. A változó szerepek ellenére – a VTT bioanyagokért felelős vezetőjétől a Spinnova vezérigazgatójáig (amelyet 2022-ig töltött be) – nem sokat változott, mivel továbbra is részt vett a stratégiában és a finanszírozásban. Poranen azonban elismeri, hogy a saját cégénél végzett munka megnövelte a felelősségét és a munkaterhelését. „Az elmúlt hét évben huszonnégy hétben dolgoztam” – mondja Poranen.

De minden kemény munkája meghozta gyümölcsét. 2019-ben a Spinnova végre elindított egy kísérleti méretű gyártóüzemet Jyväskyläben, Finnországban. Több neves ruházati márka, mint például a H&M, az Adidas és a Marimekko, már korábban is érdeklődött a szál iránt, és elkezdett dolgozni a Spinnova kutatás-fejlesztésével. Eredeti gyártóüzemük csak egy pince volt, de „2021-ben sikerült meggyőznünk magunkat és partnereinket, brazíliai székhelyű Suzano – a világ legnagyobb keményfa cellulózgyártója –, hogy készen álltunk arra, hogy ezt a kereskedelmi szintre emeljük” – mondja, hozzátéve, hogy az eljárásuk csak „egy apró szőrszálhoz hasonlót” csinál, ezért kihívást jelentett a méretezés.

Ahogy ez történik, idén május végén a első kereskedelmi létesítmény SPINNOVA® szál gyártása indult. A Woodspin – a Spinnova és a Suzano vegyesvállalata – üzemeltetője célja, hogy évente 1000 tonna textilszálat állítsanak elő felelősen nevelt eukaliptuszfákból. „A Spinnova szabadalmaztatott szálgyártási eljárása nem igényel káros vegyszereket vagy oldást, és nem termel hulladékot vagy mikroműanyagot” – magyarázza Salmela. Hozzáteszi, hogy eljárásuk „74%-kal kisebb életciklusú szénlábnyommal rendelkezik, és 99.5%-kal kevesebb vizet használnak fel a hagyományos pamutgyártáshoz képest. Az eredmény egy természetes, pamutszerű textilszál, amely megfelel a márkák és a fogyasztók szigorú környezetvédelmi és teljesítménykövetelményeinek – és a mostanihoz hasonló létesítményeken keresztül már nagy méretekben is előállítható.”

Globális méretezés

Bár Poranen már nem felelős a Spinnováért működési szinten, izgatott, hogy a cég végre elérte a kereskedelmi méreteket. A Spinnova igazgatótanácsának ügyvezető elnökeként betöltött új szerepében most visszaléphet, és a vállalat hosszú távú jövőjére tekinthet. „Vezérigazgatóként alapvetően mindenért felelős voltam; mindenki mindig visszajön hozzád, és azt kérdezi, hogy ez vagy az rendben van-e, vagy hogyan tovább, és így tovább” – magyarázza. „Gyakorlatilag Ön vezeti az egész céget, és ez egy érzelmi hullámvasút, mert egy napon a cég rossz helyzetbe kerülhet, a másikon viszont jó.”

A Poranen célja, hogy a Spinnova a világ vezető fenntartható textilszálas vállalatává váljon. „A nagy álom az, hogy globális szinten tudjuk növelni” – mondja. A Poranen számára a könnyen elérhető fapép a Spinnova legjobb megoldása a tömeges méret elérésére. De elvileg a Spinnova technológiája bármilyen típusú cellulózt – legyen az mezőgazdasági vagy biohulladék alapú cellulóz, vagy bőr- és textilhulladék – felhasználható rostjaik előállításához. Valójában, ez év szeptemberétől, a Spinnova a svéd textil-újrahasznosító céggel társult Renewcell a textilhulladék alapú szálak új, bioalapú textilszálává fonni. A Renewcell technológiája lehetővé teszi számukra, hogy a textilhulladékot, például a pamutot és a viszkózt egy biológiailag lebomló cellulóztermékké, úgynevezett „cirkulóz”-ként hasznosítsák, amelyet aztán új szálak előállítására használhatnak fel. A circulose-t eddig csak mesterséges cellulózszálak, például viszkóz előállítására használták. A Spinnovával való együttműködés révén a circulose cellulóz már felhasználható bioalapú textilszálak előállítására anélkül, hogy káros vegyi anyagokat használnának a rostok fonásának folyamatában. Valójában a Spinnova már elkészítette az első tételeket a 100% circulose felhasználásával készült fonalhoz és szövethez, és elkészítette az első prototípusokat pamut és Circulose-alapú Spinnova szál keverékéből. A Spinnova becslései szerint az első fogyasztói termékek 2024 végén lesznek elérhetők.

A kihívások ellenére Poranen úgy véli, hogy fizikai szakértelme mindenre felkészítette. „Maga a fizika rendkívül kemény, de megtanulod, hogyan lehet szinte lehetetlen problémákat megoldani” – mondja. "A legnagyobb lecke, amit a fizika megtanított nekem, hogy ne félj az előtted álló kihívásoktól, és haladj előre."

• SEO által támogatott tartalom és PR terjesztés. Erősödjön még ma.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Erősítse meg magát. Hozzáférés itt.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Felerősített tudás. Hozzáférés itt.
• PlatoESG. Carbon, CleanTech, Energia, Környezet, Nap, Hulladékgazdálkodás. Hozzáférés itt.
• PlatoHealth. Biotechnológiai és klinikai vizsgálatok intelligencia. Hozzáférés itt.
• Forrás: https://physicsworld.com/a/spinning-a-sustainable-fashion-revolution-meet-the-physicists-turning-wood-into-clothes/