Memutar revolusi mode berkelanjutan: temui para fisikawan yang mengubah kayu menjadi pakaian – Physics World

Anda mungkin terkejut mengetahui bahwa, menurut penelitian Uni Eropa (UE) baru-baru ini, mode dan pakaian di seluruh dunia bertanggung jawab atas hal ini 10% dari COXNUMX global₂ emisi – jumlah tersebut lebih dari gabungan penerbangan internasional dan pelayaran maritim. Ini mungkin bukan sesuatu yang Anda pikirkan saat mengenakan jeans di pagi hari, tetapi pakaian Anda menimbulkan dampak lingkungan yang signifikan.

Memang benar, perkiraan menunjukkan bahwa produksi sepasang celana jins mengeluarkan sekitar 16.2 kilogram CO₂ – namun, hampir 2625 kilogram pakaian menjadi limbah setiap detiknya. Selain itu, dibutuhkan sekitar 10,000–20,000 liter air untuk membuat satu kilo kapas – kira-kira jumlah yang dibutuhkan untuk memproduksi satu kaos dan celana jins – dan bahan kimia yang digunakan untuk mewarnai dan menyelesaikan produk tersebut semakin berkontribusi terhadap polusi air.

Meskipun sebagian besar dari kita mungkin khawatir dengan angka-angka yang mengkhawatirkan ini, Janne Poranen – seorang ahli fisika di Pusat Penelitian Teknis Finlandia (VTT) pada saat itu – memutuskan untuk melakukan sesuatu terhadap hal tersebut pada tahun 2014. Sebagai kepala biomaterial di VTT – organisasi penelitian dan teknologi terbesar di Finlandia – dia bertanya-tanya apakah hal tersebut dapat terjadi? dimungkinkan untuk menciptakan tekstil yang lebih ramah lingkungan; yang dibuat dengan sedikit air, tanpa menggunakan bahan kimia yang mencemari, dan dengan CO yang dapat diabaikan₂ emisi. Dengan pemikiran ini, ia mengusulkan sebuah perusahaan spin-off, bersama dengan pemimpin tim VTT-nya, fisikawan Juha Salmela. Duo ini mendirikan bersama Spinnova, sebuah perusahaan yang saat ini mengubah selulosa dari kayu bersertifikasi Forest Stewardship Council (FSC) menjadi serat tekstil tanpa menggunakan bahan kimia apa pun.

Putar benang

Percikan ide teknologi ini muncul pada tahun 2009, ketika Salmela mendengarkan ceramah Fritz Vollrath, seorang ahli biologi evolusi di University of Oxford, di mana ia menguraikan persamaan antara sutra laba-laba dan nanoselulosa. Saat itu, tim Salmela sedang fokus pada bagaimana pulp selulosa mengalir, dan Salmela berpikir, “bagaimana jika serat kayu dapat dipintal menjadi serat tekstil dengan cara yang mirip dengan proses alami jaring laba-laba?”

Memang benar, Spinnova mampu mengolah pulp kayu secara mekanis menjadi serat berskala mikro, yang disejajarkan dalam sebuah rantai dan ditarik keluar dengan tekanan tinggi melalui nosel kecil menjadi benang seperti kapas. Serat tersebut kemudian dikeringkan dan dikumpulkan, siap untuk dipintal menjadi benang. “Semua serat selulosa buatan didasarkan pada proses pelarutan – kami tidak melakukan pelarutan bahan mentah apa pun,” jelas Poranen.

Serat baru ini menggunakan 99.5% lebih sedikit air dan 74% lebih sedikit emisi CO₂ dibandingkan kapas konvensional, serta dapat didaur ulang dan terurai secara hayati. Selain bebas bahan kimia, serat Spinnova juga bebas mikroplastik. Pada tahun 2033, perusahaan memperkirakan bahwa seratnya dapat menggantikan 4% pasokan kapas dunia senilai €44 miliar, sehingga mengurangi beban terhadap lingkungan dan berpotensi meningkatkan keselamatan pekerja tekstil.

Poranen dan Salmela membutuhkan waktu delapan tahun, mulai dari pendirian perusahaan hingga komersialisasi, dan saat ini mereka memiliki 37 paten internasional dan lebih dari 40 paten yang menunggu keputusan. Poranen percaya bahwa latar belakang fisika mereka telah mempersiapkan mereka dengan baik untuk perjalanan panjang namun menarik dalam memecahkan ketergantungan industri fashion pada kain yang berbahaya bagi lingkungan.

Mengikuti arus

Perjalanan Poranen sebagai fisikawan dimulai dalam keadaan yang tidak biasa. Dia baru saja menyelesaikan wajib militernya di Finlandia, ketika dia pulang ke rumah dan menemukan surat dari salah satu dari banyak universitas yang dia lamar. Dikatakan Poranen bisa belajar fisika tanpa mengikuti ujian masuk karena dia mendapat nilai bagus di sekolah menengah. Poranen sepatutnya dimulai di Universitas Jyväskylä di Finlandia, dan lulus pada tahun 1997, dengan gelar mengajar. “Saya dulu – dan masih – mengikuti arus,” katanya.

Poranen awalnya berencana menjadi guru fisika, namun setelah benar-benar menikmati gelar Magister Dinamika Aliran dan Reologi di universitas yang sama, bekerja sama dengan perusahaan pulp dan kertas. Valmet, ia memutuskan untuk melanjutkan gelar PhD. “Awalnya saya tidak punya rencana untuk mengambil gelar PhD karena menurut saya fisika terlalu sulit bagi saya,” kata Poranen. “Saya terpilih untuk program pascasarjana yang memiliki kerjasama erat antara industri dan universitas, dan di sinilah saya melihat sifat reologi seperti apa yang diperlukan untuk mendapatkan jenis aplikasi pelapis kertas tertentu.”

Poranen juga bekerja di VTT sebagai ilmuwan riset selama gelar PhD, dan sebelum menyelesaikannya pada tahun 2001, ia akhirnya bekerja sebagai peneliti pertukaran selama lebih dari setahun dengan Douglas Bousfield di University of Maine di AS. Di sana, Poranen belajar lebih banyak tentang pengembangan model yang disederhanakan untuk mewakili proses industri, seperti pelapisan kertas dan pencetakan, dan cara memverifikasinya dengan eksperimen. Ketika serat kertas diolah secara mekanis, fibril berskala halus yang disebut nanofibril selulosa (CNF) dihasilkan. Seperti yang dipelajari Poranen, bahan ini dapat digunakan dalam berbagai aplikasi seperti pelapis, cat, dan peralatan medis. Belakangan, Bousfield menjadi penguji PhD Poranen.

Sejak awal, Poranen tahu bahwa dia lebih menyukai fisika terapan, dan karier akademis tradisional bukanlah jalan yang cocok baginya. Setelah meraih gelar PhD, ia melanjutkan sebagai ilmuwan peneliti di VTT, namun segera mengambil peran manajerial di sektor kehutanan, yang pada dasarnya mencakup pengawasan produk, kegiatan dan pengelolaan hutan dan lahan berhutan – baik itu kayu, kajian satwa liar, keanekaragaman hayati, rekreasi dan lagi. Poranen menangani berbagai pekerjaan, mulai dari membangun konsorsium pelanggan baru hingga mengelola studi R&D dari enam hingga delapan tim sebagai manajer teknologi. “Prestasi utama tim kami adalah mengembangkan penelitian VTT di sektor kehutanan menjadi penelitian terdepan secara global,” kata Poranen, yang tetap menjabat posisi tersebut selama hampir delapan tahun sebelum pindah untuk mengerjakan penelitian VTT di bidang biomaterial. Ia menjadi kepala departemen ini, mengelola enam tim peneliti dan 120 karyawan.

Pada tahun 2011, VTT memilih pemimpin masa depan untuk menghadiri program manajemen bisnis dan inovasi virtual selama setahun di IMD Business School di Lausanne. Poranen sangat senang menjadi salah satu dari sedikit orang yang terpilih untuk hadir, dari lebih dari 3000 peneliti. Ia yakin program inilah yang memberinya kepercayaan diri untuk mendirikan Spinnova. Di sinilah dia “belajar tentang kepemimpinan, manajemen, dan strategi, serta membantu saya melihat gambaran yang lebih besar. Dan hal ini membuat saya – seseorang yang berasal dari hutan Finlandia tengah – cukup berani untuk melakukan inovasi radikal.”

Berputar keluar

Meskipun Poranen telah menjadi kepala biomaterial di VTT selama sekitar satu tahun, dalam hatinya ia tahu bahwa teknologi yang dikembangkan oleh tim Salmela adalah revolusioner. “Ini adalah inovasi terbaik yang pernah saya lihat dari sektor pulp dan kertas,” katanya. Meskipun Poranen tidak terlibat secara pribadi dalam detail teknologinya, dia menemukan bahwa “dengan latar belakang fisika saya, mudah bagi saya untuk memahami bahwa ini adalah inovasi radikal yang harus dibawa ke skala industri.”

Poranen bertemu Salmela selama studi sarjana fisika. Dengan menggabungkan keahlian mereka, ia yakin bahwa bersama-sama mereka dapat memajukan ide yang telah dipatenkan untuk memproduksi serat tekstil dari selulosa, dan mengubah industri fesyen. Tiga peneliti kunci dari tim Salmela – dua fisikawan dan satu insinyur – bergabung dengan mereka sejak awal, sehingga memudahkan perusahaan untuk lepas landas. “Kami memiliki semua kompetensi yang kami perlukan namun harus menemukan cara untuk meningkatkan teknologi dari laboratorium; ada banyak trial and error,” kata Poranen. Saat ini, Salmela adalah chief technology officer Spinnova.

Pada awalnya, Spinnova mencoba membuat benang filamen dari serat kertas-pulp, namun membuangnya untuk menghasilkan selulosa mikrofibrilasi berkelanjutan (sering disebut sebagai nanoselulosa) dua tahun kemudian, setelah membeli kekayaan intelektual dari VTT. “Itu adalah keputusan besar,” kata Poranen. Meskipun ada perubahan peran – dari kepala biomaterial di VTT menjadi kepala eksekutif Spinnova (posisi yang dipegangnya hingga tahun 2022) – tidak banyak yang berubah, karena ia terus terlibat dalam strategi dan pendanaan. Namun Poranen mengakui bahwa bekerja di perusahaannya sendiri membuat tanggung jawab dan beban kerjanya menjadi lebih besar. “Saya bekerja dua puluh empat tujuh hari selama tujuh tahun terakhir,” kata Poranen.

Namun semua kerja kerasnya membuahkan hasil. Pada tahun 2019 Spinnova akhirnya memulai fasilitas produksi skala percontohan di Jyväskylä, Finlandia. Beberapa merek pakaian terkenal seperti H&M, Adidas dan Marimekko telah menaruh minat pada serat dan mulai bekerja sama dengan penelitian dan pengembangan Spinnova. Fasilitas produksi awal mereka hanyalah ruang bawah tanah, namun “pada tahun 2021 kami mampu meyakinkan diri kami sendiri dan mitra kami, yang berbasis di Brasil suzano – produsen pulp kayu keras terbesar di dunia – bahwa kami siap untuk meningkatkannya ke tingkat komersial,” katanya, sambil menambahkan bahwa proses mereka hanya menghasilkan “sesuatu seperti sehelai rambut kecil” sehingga merupakan tantangan untuk meningkatkannya.

Kebetulan, pada akhir Mei tahun ini, fasilitas komersial pertama memproduksi serat SPINNOVA® diluncurkan. Dioperasikan oleh Woodspin – perusahaan patungan antara Spinnova dan Suzano – mereka bertujuan untuk memproduksi 1000 ton serat tekstil setiap tahunnya dari pohon eukaliptus yang ditanam secara bertanggung jawab. “Proses produksi serat Spinnova yang dipatenkan tidak memerlukan bahan kimia berbahaya atau pelarutan, juga tidak menghasilkan limbah atau mikroplastik,” jelas Salmela. Ia menambahkan bahwa proses mereka “memiliki jejak karbon siklus hidup 74% lebih kecil dan menggunakan air 99.5% lebih sedikit dibandingkan produksi kapas konvensional. Hasilnya adalah serat tekstil alami seperti kapas yang memenuhi tuntutan lingkungan dan kinerja yang ketat dari merek dan konsumen – dan, melalui fasilitas seperti ini, kini dapat diproduksi dalam skala besar.”

Berskala secara global

Meskipun Poranen tidak lagi bertanggung jawab atas Spinnova pada tingkat operasional, dia gembira bahwa perusahaan tersebut akhirnya berhasil mencapai skala komersial. Dalam peran barunya sebagai ketua eksekutif dewan direksi Spinnova, dia kini dapat melangkah mundur dan melihat masa depan jangka panjang perusahaan. “Sebagai CEO, saya pada dasarnya bertanggung jawab atas segalanya; semua orang selalu kembali kepada Anda, menanyakan apakah ini atau itu boleh dilakukan atau bagaimana untuk bergerak maju, dan seterusnya,” jelasnya. “Anda praktis menjalankan seluruh perusahaan dan ini merupakan rollercoaster emosional karena suatu hari perusahaan bisa saja berada dalam posisi yang buruk, namun di hari berikutnya akan baik-baik saja.”

Tujuan Poranen adalah agar Spinnova menjadi perusahaan serat tekstil berkelanjutan yang terkemuka di dunia. “Mimpi besarnya adalah kami dapat memperluasnya secara global,” katanya. Bagi Poranen, pulp kayu yang tersedia adalah pilihan terbaik Spinnova untuk mencapai skala massal. Namun, pada prinsipnya, teknologi Spinnova dapat menggunakan semua jenis selulosa – baik itu selulosa pertanian atau limbah hayati, atau limbah kulit dan tekstil – untuk memproduksi seratnya. Nyatanya, per September tahun ini, Spinnova bermitra dengan perusahaan daur ulang tekstil Swedia Perbarui sel untuk memintal serat berbahan dasar limbah tekstil menjadi serat tekstil baru yang berbasis bio. Teknologi Renewcell memungkinkan mereka mendaur ulang limbah tekstil seperti kapas dan viscose menjadi produk pulp biodegradable yang disebut “Circulose”, yang kemudian dapat digunakan untuk memproduksi serat baru. Sejauh ini, Circulose hanya digunakan untuk membuat serat selulosa buatan, seperti viscose. Melalui kemitraan dengan Spinnova, pulp Circulose kini dapat digunakan untuk membuat serat tekstil berbasis bio, tanpa menggunakan bahan kimia berbahaya apa pun dalam proses pemintalan serat. Memang benar, Spinnova telah memproduksi batch pertama untuk benang dan kain menggunakan 100% Circulose, dan membuat prototipe pertama dari campuran kapas dan serat Spinnova berbahan dasar Circulose. Spinnova memperkirakan produk konsumen pertama akan tersedia pada akhir tahun 2024.

Terlepas dari tantangan yang ada, Poranen yakin bahwa keahlian fisika yang dimilikinya telah mempersiapkannya untuk menghadapi segalanya. “Fisika itu sendiri sangat sulit, tetapi Anda belajar bagaimana memecahkan masalah yang hampir mustahil,” katanya. “Pelajaran terbesar yang diajarkan fisika kepada saya adalah untuk tidak takut terhadap tantangan apa pun yang menghadang dan terus bergerak maju.”

• Konten Bertenaga SEO & Distribusi PR. Dapatkan Amplifikasi Hari Ini.
• PlatoData.Jaringan Vertikal Generatif Ai. Berdayakan Diri Anda. Akses Di Sini.
• PlatoAiStream. Intelijen Web3. Pengetahuan Diperkuat. Akses Di Sini.
• PlatoESG. Karbon, teknologi bersih, energi, Lingkungan Hidup, Tenaga surya, Penanganan limbah. Akses Di Sini.
• PlatoHealth. Kecerdasan Uji Coba Biotek dan Klinis. Akses Di Sini.
• Sumber: https://physicsworld.com/a/spinning-a-sustainable-fashion-revolution-meet-the-physicists-turning-wood-into-clothes/