טווה מהפכת אופנה בת קיימא: פגוש את הפיזיקאים שהופכים עץ לבגדים - עולם הפיזיקה

אולי תזדעזע משהו לדעת שלפי מחקר שנערך לאחרונה באיחוד האירופי, האופנה והבגדים ברחבי העולם אחראים 10% מה-CO העולמיXNUMX פליטה - זה יותר מטיסות בינלאומיות ומשלוח ימי ביחד. זה כנראה לא משהו שאתם חושבים עליו כשאתם לובשים את הג'ינס בבוקר, אבל לבגדים שלכם יש מחיר סביבתי משמעותי.

ואכן, הערכות מצביעות על כך שהייצור של זוג ג'ינס אחד פולט כ-16.2 קילוגרם של CO₂ - ובכל זאת, כמעט 2625 קילו של בגדים הופכים לפסולת בכל שנייה. בנוסף, נדרשים כ-10,000-20,000 ליטר מים כדי לייצר קילו אחד של כותנה - בערך הכמות הדרושה לייצור חולצת טריקו אחת וזוג ג'ינס - והכימיקלים המשמשים לצביעה ולגימור המוצר תורמים עוד יותר לזיהום המים.

אמנם רובנו עשויים להיות מודאגים מהנתונים המדאיגים האלה, ג'אן פורנן – פיזיקאי במרכז המחקר הטכני של פינלנד (VTT) בזמנו – החליט לעשות משהו בנידון בשנת 2014. כראש תחום ביו-חומרים ב-VTT – ארגון המחקר והטכנולוגיה הפיני הגדול ביותר – הוא לא יכול היה שלא לתהות אם זה ניתן היה ליצור טקסטיל בר קיימא יותר; כאלה המיוצרים עם מינימום מים, ללא שימוש בכימיקלים מזהמים ועם CO זניח₂ פליטות. מתוך מחשבה על כך, הוא הציע חברת ספין-אוף, יחד עם ראש צוות VTT שלו, פיזיקאי ג'וחה סלמלה. הצמד שותף להקמתו ספינובה, חברה שהיום הופכת תאית מעץ עם אישור Forest Stewardship Council (FSC) לסיבי טקסטיל ללא שימוש בכימיקלים כלשהם.

סובב חוט

הניצוץ של הרעיון לטכנולוגיה הגיע ב-2009, כשסלמלה שמעה הרצאה מאת פריץ וולראת, ביולוג אבולוציוני ב- אוניברסיטת אוקספורד, שם הוא תיאר את קווי הדמיון בין משי עכביש לננוצלולוזה. באותו זמן, הצוות של סלמלה התמקד באופן שבו עיסת תאית זורמת, וסלמלה חשבה, "מה אם ניתן היה לסובב סיבי עץ לסיבי טקסטיל באופן דומה לתהליך הטבעי של קורי עכביש?"

ואכן, Spinnova הצליחה לעבד באופן מכני עיסת עץ לסיבים בקנה מידה מיקרו, אשר מיושרים בשרשרת ונמשכים החוצה בלחץ גבוה דרך זרבובית זעירה לחוט דמוי כותנה. לאחר מכן מייבשים ואוספים את הסיבים, מוכנים להסתובב לחוט. "כל סיבי התאית מעשה ידי אדם מבוססים על תהליכי המסה - אנחנו לא עושים שום המסה של חומר הגלם", מסביר פורנן.

סיבים חדשים אלה משתמשים ב-99.5% פחות מים ו-74% פחות פליטת CO₂ מכותנה רגילה, והם ניתנים למחזור וגם מתכלים. בנוסף להיותם נקיים מכימיקלים, סיבי Spinnova הם גם נקיים ממיקרו-פלסטיק. עד 2033, החברה מעריכה כי הסיבים שלה יכולים להחליף 4% מאספקת הכותנה העולמית של 44 מיליארד יורו, להעמיס פחות על הסביבה ולשפר את הבטיחות של עובדי הטקסטיל.

שמונה שנים עברו לפורנן ולסלמלה, מהקמת החברה ועד למסחור, וכיום יש להן 37 פטנטים בינלאומיים ויותר מ-40 פטנטים תלויים ועומדים. פורנן מאמין שהרקע הפיזיקלי שלהם סידר אותם היטב למסע הארוך אך המרגש הזה לקראת פתרון התלות של תעשיית האופנה בבדים מזיקים לסביבה.

הולך עם הזרם

דרכו של פורנן כפיזיקאי החלה בנסיבות חריגות. הוא בדיוק סיים את שירות החובה הצבאי שלו בפינלנד, כשחזר הביתה כדי למצוא מכתב מאחת מהאוניברסיטאות הרבות שאליהן פנה. הוא אמר שפורנן יכול ללמוד פיזיקה בלי לגשת למבחן קבלה כי הוא קיבל ציונים כל כך טובים בתיכון. פורנן התחיל כדין ב- אוניברסיטת Jyväskylä בפינלנד, ממנה סיים ב-1997, יחד עם תואר הוראה. "הייתי - ועדיין הולך - עם הזרם", הוא אומר.

פורנן תיכנן בתחילה להיות מורה לפיזיקה, אך לאחר שנהנה מאוד מהתואר השני בדינמיקת זרימה וראוולוגיה באותה אוניברסיטה, בשיתוף עם חברת עיסת הנייר Valmet, החליט להמשיך עם דוקטורט. "בהתחלה לא היו לי תוכניות לעשות דוקטורט כי חשבתי שהפיסיקה קשה לי מדי", אומר פורנן. "נבחרתי לתכנית לתואר שני שקיים שיתוף פעולה הדוק בין התעשייה לאוניברסיטה, וכאן בדקתי איזה סוג של תכונות ריאולוגיות נדרשות כדי לקבל סוגים מסוימים של יישומי ציפוי נייר."

פורנן עבד ב-VTT גם כמדען מחקר במהלך הדוקטורט שלו, ולפני שסיים אותו ב-2001, סיים לעבוד כחוקר חילופי במשך יותר משנה עם דאגלס בוספילד באוניברסיטת מיין בארה"ב. שם למד פורנן עוד על פיתוח מודלים פשוטים לייצוג תהליכים תעשייתיים, כמו ציפוי נייר והדפסה, וכיצד לאמת אותם בניסויים. כאשר סיבי נייר מטופלים באופן מכני, נוצרים סיבים בקנה מידה עדין הנקראים ננו-סיבי תאית (CNF). כפי שנודע לפורנן, ניתן להשתמש בהם ביישומים שונים כגון ציפוי, צבעים ומכשור רפואי. מאוחר יותר, סיים בוספילד כבוחן הדוקטורט של פורנן.

מוקדם יותר ידע פורנן שהוא מעדיף פיזיקה יישומית, ושקריירה אקדמית מסורתית אינה הדרך עבורו. לאחר הדוקטורט, הוא המשיך כמדען מחקר ב-VTT, אך עד מהרה קיבל על עצמו תפקידים ניהוליים במגזר היערות, הכולל בעיקרו פיקוח על מוצרים, פעילויות וניהול יערות וחורשות - בין אם זה עצים, לימודי חיות בר, מגוון ביולוגי, פנאי ו יותר. פורנן כיסתה מגוון משרות, מבניית קונסורציומים חדשים של לקוחות ועד ניהול לימודי מו"פ משישה עד שמונה צוותים כמנהל טכנולוגיה. "ההישג העיקרי של הצוות שלנו היה לפתח את המחקר של VTT במגזר היערות למחקר מוביל בעולם", אומר פורנן, שנשאר בתפקיד זה כמעט שמונה שנים לפני שעבר לעבוד על המחקר של VTT בביו-חומרים. הוא הפך לראש מחלקה זו, וניהל שישה צוותי מחקר ו-120 עובדים.

בשנת 2011, VTT בחרה את מנהיגיה העתידיים להשתתף בתוכנית וירטואלית לניהול עסקי וחדשנות בת שנה ב- בית ספר לעסקים IMD בלוזאן. פורנן שמח להיות אחד מהבודדים שנבחרו להשתתף, מתוך מאגר של יותר מ-3000 חוקרים. ואכן, הוא מאמין שתוכנית זו היא שנתנה לו את הביטחון להקים את Spinnova. זה היה המקום שבו הוא "למד על מנהיגות, ניהול ואסטרטגיה, יחד עם עזר לי להסתכל על התמונה הרחבה יותר. וזה גרם לי - מישהו מהיער המרכזי של פינלנד - לאמיץ מספיק כדי להמציא חידושים קיצוניים".

מסתובב החוצה

למרות שפורנן היה ראש תחום הביו-חומרים ב-VTT במשך כשנה, הוא ידע בבטן שלו שהטכנולוגיה שמפתחת הצוות של סלמלה היא מהפכנית. "זה היה החידוש הטוב ביותר שראיתי אי פעם יוצא מתחום העיסה והנייר", הוא אומר. בעוד שפורנן לא היה מעורב באופן אישי בפרטי הטכנולוגיה, הוא גילה ש"עם הרקע הפיזיקלי שלי, קל היה לי להבין שמדובר בחידוש רדיקלי שצריך לקחת לקנה מידה תעשייתי".

פורנן הכיר את סלמלה במהלך לימודיו לתואר ראשון בפיזיקה. על ידי שילוב המומחיות שלהם, הוא האמין שיחד הם יכולים להעביר את רעיון הפטנט שלהם לייצור סיבי טקסטיל מתאית קדימה, ולשנות את תעשיית האופנה. שלושה חוקרים מרכזיים מהצוות של סלמלה - שני פיזיקאים ומהנדס אחד - הצטרפו אליהם מההתחלה, מה שהקל על החברה להמריא. "הייתה לנו את כל היכולות שהיינו צריכים אבל היינו צריכים למצוא דרכים להגדיל את הטכנולוגיה מהמעבדה; היו הרבה ניסוי וטעייה", אומר פורנן. כיום, סלמלה היא מנהלת הטכנולוגיה הראשית של Spinnova.

בהתחלה, Spinnova הסתכלה על ייצור חוט נימה מסיבי נייר-עיסת נייר, אך נטשה את זה עבור תאית מיקרו-פיברילטית בת קיימא (המכונה לעתים קרובות ננוצלולוזה) שנתיים לאחר מכן, לאחר שרכשה את הקניין הרוחני מ-VTT. "זו הייתה החלטה גדולה", אומר פורנן. למרות התפקידים המשתנים - מראש תחום ביו-חומרים ב-VTT למנכ"ל Spinnova (תפקיד שמילא עד 2022) - לא השתנה הרבה, שכן הוא המשיך להיות מעורב באסטרטגיה ובמימון. אבל פורנן מודה שעבודה בחברה משלו הגדילה את אחריותו ועומס העבודה שלו. "עבדתי בעשרים וארבע ושבע בשבע השנים האחרונות", אומר פורנן.

אבל כל העבודה הקשה שלו השתלמה. בשנת 2019 פתחה Spinnova סוף סוף מתקן ייצור בקנה מידה פיילוט בג'יווסקילה, פינלנד. כמה מותגי לבוש מפורסמים כמו H&M, אדידס ו-Marimekko כבר התעניינו בסיבים והחלו לעבוד עם המחקר והפיתוח של Spinnova. מתקן הייצור הראשוני שלהם היה רק ​​מרתף, אבל "בשנת 2021 הצלחנו לשכנע את עצמנו ואת השותפים שלנו, מברזיל סוזאנו - יצרנית עיסת העץ הקשה הגדולה בעולם - שהיינו מוכנים להגדיל את זה לרמה המסחרית", הוא אומר, ומוסיף שהתהליך שלהם מייצר רק "משהו כמו שערה קטנה אחת", כך שזה היה אתגר להגדיל.

כפי שזה קורה, בסוף מאי השנה, ה מתקן מסחרי ראשון ייצור סיבי SPINNOVA® הושק. מופעל על ידי Woodspin - מיזם משותף בין Spinnova וסוזאנו - המטרה שלהם היא לייצר מדי שנה 1000 טון מסיבי הטקסטיל שלה מעצי אקליפטוס שגדלו באחריות. "תהליך ייצור הסיבים המוגן בפטנט של Spinnova אינו דורש שום כימיקלים מזיקים או המסה, והוא גם לא מייצר פסולת או מיקרו-פלסטיק", מסבירה סלמלה. הוא מוסיף שלתהליך שלהם "טביעת רגל פחמנית קטנה ב-74% במחזור החיים ומשתמש ב-99.5% פחות מים בהשוואה לייצור כותנה קונבנציונלי. התוצאה היא סיב טקסטיל טבעי דמוי כותנה העונה על הדרישות הסביבתיות והביצועיות הקפדניות של מותגים וצרכנים כאחד - ובאמצעות מתקנים כמו זה, ניתן כעת לייצר אותו בקנה מידה".

קנה מידה גלובלי

למרות שפורנן כבר לא אחראי על שפינובה ברמה התפעולית, הוא מתרגש מכך שהחברה סוף סוף הגיעה לקנה מידה מסחרי. בתפקידו החדש כיו"ר הדירקטוריון של Spinnova, הוא יכול כעת לסגת לאחור ולהסתכל על עתידה ארוך הטווח של החברה. "כמנכ"ל בעצם הייתי אחראי על הכל; כולם תמיד חוזרים אליך, שואלים אם זה או אחר זה בסדר לעשות או איך להתקדם, וכן הלאה", הוא מסביר. "אתם מנהלים למעשה את כל החברה וזוהי רכבת הרים רגשית כי יום אחד החברה יכולה להיות במצב רע אבל בסדר למחרת."

המטרה של פורנן היא שספינובה תהפוך לחברת סיבי טקסטיל ברי קיימא המובילה בעולם. "החלום הגדול הוא שאנחנו מסוגלים להגדיל את זה בעולם", הוא אומר. עבור פורנן, עיסת עץ זמינה היא ההימור הטוב ביותר של Spinnova להשגת קנה מידה המוני. אבל, באופן עקרוני, הטכנולוגיה של Spinnova יכולה להשתמש בכל סוג של תאית - בין אם זה תאית חקלאית או מבוססת פסולת ביולוגית, או פסולת עור וטקסטיל - כדי לייצר את הסיבים שלהם. למעשה, נכון לספטמבר השנה, Spinnova שיתפה פעולה עם חברת מיחזור טקסטיל שוודית Renewcell לסובב סיבים מבוססי פסולת טקסטיל לסיבי טקסטיל חדשים, מבוססי ביו. הטכנולוגיה של Renewcell מאפשרת להם למחזר פסולת טקסטיל כגון כותנה וויסקוזה למוצר עיסת מתכלה בשם "Circulose", אשר לאחר מכן ניתן להשתמש בו לייצור סיבים חדשים. עד כה, סירקולוז שימש רק ליצירת סיבי תאית מעשה ידי אדם, כמו ויסקוזה. על ידי שיתוף פעולה עם Spinnova, עיסת Circulose יכולה לשמש כעת לייצור סיבי טקסטיל על בסיס ביולוגי, ללא שימוש בכימיקלים מזיקים כלשהם בתהליך טווית הסיבים. ואכן, Spinnova כבר ייצרה את האצוות הראשונות של חוט ובד באמצעות 100% Circulose, ויצרה את אבות הטיפוס הראשונים מתערובת של כותנה וסיבי Spinnova מבוססי Circulose. Spinnova מעריך כי מוצרי הצריכה הראשונים יהיו זמינים עד סוף 2024.

למרות האתגרים, פורנן מאמין שמומחיותו בפיזיקה הכינה אותו לכל דבר. "הפיסיקה עצמה קשה מאוד, אבל אתה לומד איך לפתור בעיות כמעט בלתי אפשריות", הוא אומר. "השיעור הגדול ביותר שהפיסיקה לימדה אותי הוא לא לפחד מכל האתגרים שיעמדו בדרכך ולהמשיך להתקדם".

• הפצת תוכן ויחסי ציבור מופעל על ידי SEO. קבל הגברה היום.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. העצים את עצמך. גישה כאן.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. הידע מוגבר. גישה כאן.
• PlatoESG. פחמן, קלינטק, אנרגיה, סביבה, שמש, ניהול פסולת. גישה כאן.
• PlatoHealth. מודיעין ביוטכנולוגיה וניסויים קליניים. גישה כאן.
• מקור: https://physicsworld.com/a/spinning-a-sustainable-fashion-revolution-meet-the-physicists-turning-wood-into-clothes/