Criando uma revolução da moda sustentável: conheça os físicos que transformam madeira em roupas – Physics World

Poderá ficar um pouco chocado ao saber que, de acordo com um estudo recente da União Europeia (UE), a moda e o vestuário a nível mundial são responsáveis ​​por 10% do CO global₂ emissões – isso é mais do que voos internacionais e transporte marítimo combinados. Provavelmente não é algo em que você pensa quando veste seu jeans pela manhã, mas suas roupas têm um custo ambiental significativo.

Na verdade, as estimativas sugerem que o fabrico de um par de calças de ganga emite cerca de 16.2 quilogramas de CO₂ – e, no entanto, quase 2625 quilos de roupa são desperdiçados a cada segundo. Além disso, são necessários cerca de 10,000 20,000 a XNUMX XNUMX litros de água para produzir um quilo de algodão – aproximadamente a quantidade necessária para produzir uma t-shirt e umas calças de ganga – e os produtos químicos utilizados para tingir e dar acabamento ao produto contribuem ainda mais para a poluição da água.

Embora a maioria de nós possa estar preocupada com estes números preocupantes, Janne Poranen – um físico do Centro de Pesquisa Técnica da Finlândia (VTT) na época – decidiu fazer algo a respeito em 2014. Como chefe de biomateriais do VTT – a maior organização finlandesa de pesquisa e tecnologia – ele não pôde deixar de se perguntar se seria foi possível criar têxteis mais sustentáveis; aqueles feitos com o mínimo de água, sem o uso de produtos químicos poluentes e com CO insignificante₂ emissões. Com isso em mente, ele propôs uma empresa spin-off, juntamente com o líder da equipe VTT, o físico Juha Salmela. A dupla co-fundou Spinnova, empresa que hoje transforma celulose de madeira certificada pelo Forest Stewardship Council (FSC) em fibra têxtil sem utilizar produtos químicos.

Girar um fio

A ideia da tecnologia surgiu em 2009, quando Salmela ouviu uma palestra de Fritz Vollrath, biólogo evolucionista da Universidade de Oxford, onde descreveu as semelhanças entre a seda da aranha e a nanocelulose. Na altura, a equipa de Salmela estava focada na forma como a pasta de celulose flui, e Salmela pensou: “e se a fibra de madeira pudesse ser transformada em fibra têxtil de uma forma semelhante ao processo natural de uma teia de aranha?”

Na verdade, a Spinnova foi capaz de processar mecanicamente a polpa de madeira em fibras em microescala, que são alinhadas em uma corrente e extraídas a alta pressão através de um pequeno bocal em um fio semelhante ao algodão. As fibras são então secas e coletadas, prontas para serem transformadas em fio. “Todas as fibras de celulose sintéticas são baseadas em processos de dissolução – não fazemos nenhuma dissolução da matéria-prima”, explica Poranen.

Estas novas fibras utilizam 99.5% menos água e 74% menos emissões de CO₂ do que o algodão convencional e são recicláveis ​​e biodegradáveis. Além de não conterem produtos químicos, as fibras Spinnova também não contêm microplásticos. Até 2033, a empresa estima que as suas fibras poderão substituir 4% do fornecimento mundial de algodão, no valor de 44 mil milhões de euros, colocando menos pressão sobre o ambiente e melhorando potencialmente a segurança dos trabalhadores têxteis.

Poranen e Salmela demoraram oito anos, desde a criação da empresa até à comercialização, e hoje têm 37 patentes internacionais e mais de 40 patentes pendentes. Poranen acredita que a sua formação em física os preparou bem para esta longa mas emocionante jornada para resolver a dependência da indústria da moda em tecidos prejudiciais ao meio ambiente.

Indo na onda

A trajetória de Poranen como físico começou em circunstâncias incomuns. Tinha acabado de terminar o serviço militar obrigatório na Finlândia, quando regressou a casa e encontrou uma carta de uma das muitas universidades a que se tinha candidatado. Dizia que Poranen poderia estudar física sem fazer vestibular porque tinha tirado notas muito boas no ensino médio. Poranen começou devidamente no Universidade de Jyväskylä na Finlândia, onde se formou em 1997, juntamente com uma licenciatura em ensino. “Eu estava – e ainda estou – seguindo o fluxo”, diz ele.

Poranen planejou inicialmente se tornar professor de física, mas depois de gostar muito de seu mestrado em dinâmica de fluxo e reologia na mesma universidade, em conjunto com a empresa de papel e celulose Valmet, ele decidiu continuar com um doutorado. “No início eu não tinha planos de fazer doutorado porque achava que física era muito difícil para mim”, diz Poranen. “Fui selecionado para um programa de pós-graduação que contava com uma estreita cooperação entre a indústria e a universidade, e foi aqui que analisei que tipo de propriedades reológicas são necessárias para obter certos tipos de aplicações de revestimento de papel.”

Poranen também trabalhou na VTT como pesquisador durante seu doutorado e, antes de concluí-lo em 2001, acabou trabalhando como pesquisador de intercâmbio por mais de um ano com Douglas Bousfield na Universidade do Maine, nos EUA. Lá, Poranen aprendeu mais sobre o desenvolvimento de modelos simplificados para representar processos industriais, como revestimento de papel e impressão, e como verificá-los com experimentos. Quando as fibras de papel são tratadas mecanicamente, são geradas fibrilas em escala fina chamadas nanofibrilas de celulose (CNF). Como Poranen aprendeu, eles podem ser usados ​​em diversas aplicações, como revestimentos, tintas e dispositivos médicos. Mais tarde, Bousfield acabou como examinador de doutorado de Poranen.

Desde cedo, Poranen sabia que preferia a física aplicada e que uma carreira acadêmica tradicional não era o caminho para ele. Após o doutoramento, continuou como investigador no VTT, mas rapidamente assumiu funções de gestão no sector florestal, o que envolve essencialmente a supervisão de produtos, actividades e gestão de florestas e bosques – seja madeira, estudos de vida selvagem, biodiversidade, recreação e mais. Poranen ocupou uma variedade de empregos, desde a construção de novos consórcios de clientes até o gerenciamento de estudos de P&D de seis a oito equipes como gerente de tecnologia. “A principal conquista da nossa equipe foi transformar a pesquisa da VTT no setor florestal em pesquisa líder mundial”, diz Poranen, que permaneceu nessa posição por quase oito anos antes de passar a trabalhar na pesquisa da VTT em biomateriais. Tornou-se chefe deste departamento, gerenciando seis equipes de pesquisa e 120 funcionários.

Em 2011, a VTT estava selecionando seus futuros líderes para participarem de um programa virtual de gestão de negócios e inovação com duração de um ano na IMD Business School em Lausana. Poranen ficou encantado por ser um dos poucos escolhidos para participar, entre um grupo de mais de 3000 pesquisadores. Na verdade, ele acredita que foi este programa que lhe deu confiança para criar a Spinnova. Foi aqui que ele “aprendeu sobre liderança, gestão e estratégia, além de me ajudar a ter uma visão mais ampla. E isso fez com que eu – alguém da floresta central da Finlândia – fosse corajoso o suficiente para apresentar inovações radicais.”

Girando fora

Embora Poranen fosse chefe de biomateriais na VTT há cerca de um ano, ele sabia que a tecnologia desenvolvida pela equipe de Salmela era revolucionária. “Foi a melhor inovação que já vi surgindo do setor de celulose e papel”, diz ele. Embora Poranen não estivesse pessoalmente envolvido nos detalhes da tecnologia, ele descobriu que “com a minha formação em física, foi fácil para mim compreender que se tratava de uma inovação radical que tinha de ser levada à escala industrial”.

Poranen conheceu Salmela durante seus estudos de graduação em física. Ao combinar seus conhecimentos, ele acreditava que juntos poderiam levar adiante sua ideia patenteada de produzir fibra têxtil a partir da celulose e transformar a indústria da moda. Três investigadores-chave da equipa de Salmela – dois físicos e um engenheiro – juntaram-se a eles desde o início, facilitando o arranque da empresa. “Tínhamos toda a competência que precisávamos, mas tivemos que encontrar formas de dimensionar a tecnologia a partir do laboratório; houve muita tentativa e erro”, diz Poranen. Hoje, Salmela é diretor de tecnologia da Spinnova.

No início, a Spinnova procurou fabricar fios de filamentos a partir de fibras de celulose, mas abandonou isso pela celulose microfibrilada sustentável (frequentemente chamada de nanocelulose) dois anos depois, após comprar a propriedade intelectual da VTT. “Essa foi uma grande decisão”, diz Poranen. Apesar da mudança de funções – de chefe de biomateriais na VTT a diretor executivo da Spinnova (cargo que ocupou até 2022) – não mudou muito, pois continuou envolvido na estratégia e no financiamento. Mas Poranen reconhece que trabalhar para a sua própria empresa aumentou as suas responsabilidades e a sua carga de trabalho. “Trabalhei XNUMX horas por dia, sete dias por semana, nos últimos sete anos”, diz Poranen.

Mas todo o seu trabalho duro valeu a pena. Em 2019, a Spinnova finalmente iniciou uma unidade de produção em escala piloto em Jyväskylä, Finlândia. Diversas marcas de roupas renomadas como H&M, Adidas e Marimekko já se interessaram pela fibra e começaram a trabalhar com pesquisa e desenvolvimento da Spinnova. Sua unidade de produção inicial era apenas um porão, mas “em 2021 conseguimos convencer a nós mesmos e aos nossos parceiros, com sede no Brasil Suzano – o maior produtor mundial de celulose de fibra curta – que estávamos prontos para expandir isso para o nível comercial”, diz ele, acrescentando que seu processo produz apenas “algo como um minúsculo fio de cabelo”, por isso tem sido um desafio aumentar a escala.

Acontece que, no final de Maio deste ano, o primeira instalação comercial a produção da fibra SPINNOVA® foi lançada. Operada pela Woodspin – uma joint venture entre Spinnova e Suzano – seu objetivo é produzir anualmente 1000 toneladas de sua fibra têxtil a partir de eucaliptos cultivados de forma responsável. “O processo de produção de fibra patenteado da Spinnova não requer produtos químicos nocivos ou dissolução, nem gera resíduos ou microplásticos”, explica Salmela. Ele acrescenta que o seu processo “tem uma pegada de carbono no ciclo de vida 74% menor e utiliza 99.5% menos água em comparação com a produção convencional de algodão. O resultado é uma fibra têxtil natural, semelhante ao algodão, que atende às rigorosas exigências ambientais e de desempenho das marcas e dos consumidores – e, através de instalações como esta, pode agora ser produzida em grande escala.”

Escalando globalmente

Embora Poranen não seja mais responsável pela Spinnova em nível operacional, ele está entusiasmado com o fato de a empresa finalmente ter chegado à escala comercial. Na sua nova função como presidente executivo do conselho da Spinnova, ele pode agora dar um passo atrás e olhar para o futuro a longo prazo da empresa. “Como CEO, eu era basicamente responsável por tudo; todo mundo está sempre voltando para você, perguntando se isso ou aquilo pode ser feito ou como seguir em frente, e assim por diante”, explica ele. “Você está praticamente administrando toda a empresa e é uma montanha-russa emocional porque um dia a empresa pode estar em uma posição ruim, mas no dia seguinte estará bem.”

O objetivo da Poranen é que a Spinnova se torne uma empresa líder mundial em fibras têxteis sustentáveis. “O grande sonho é que possamos expandi-lo globalmente”, diz ele. Para Poranen, a polpa de madeira prontamente disponível é a melhor aposta da Spinnova para atingir escala em massa. Mas, em princípio, a tecnologia da Spinnova pode utilizar qualquer tipo de celulose – seja celulose agrícola ou à base de resíduos biológicos, ou resíduos de couro e têxteis – para produzir a sua fibra. Na verdade, a partir de setembro deste ano, Spinnova fez parceria com empresa sueca de reciclagem têxtil Renovar célula transformar fibras à base de resíduos têxteis em novas fibras têxteis de base biológica. A tecnologia da Renewcell permite-lhes reciclar resíduos têxteis, como algodão e viscose, num produto de pasta biodegradável denominado “Circulose”, que pode então ser utilizado para produzir nova fibra. Até agora, a Circulose só foi usada para criar fibras celulósicas artificiais, como a viscose. Através da parceria com a Spinnova, a pasta Circulose pode agora ser utilizada para fabricar fibras têxteis de base biológica, sem a utilização de quaisquer produtos químicos nocivos no processo de fiação da fibra. Na verdade, a Spinnova já produziu os primeiros lotes de fios e tecidos utilizando 100% Circulose, e fez os primeiros protótipos a partir de uma mistura de algodão e fibra Spinnova à base de Circulose. Spinnova estima que os primeiros produtos de consumo estarão disponíveis até o final de 2024.

Apesar dos desafios, Poranen acredita que seus conhecimentos de física o prepararam para tudo. “A física em si é extremamente difícil, mas você aprende a resolver problemas quase impossíveis”, diz ele. “A maior lição que a física me ensinou é não ter medo de quaisquer desafios que surjam no seu caminho e seguir em frente.”

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