Революция в устойчивой моде: познакомьтесь с физиками, превращающими дерево в одежду – Мир физики

Возможно, вы будете несколько шокированы, узнав, что, согласно недавнему исследованию Европейского Союза (ЕС), мировая мода и одежда несут ответственность за 10% мирового выбросов CO₂ выбросы – это больше, чем международные рейсы и морские перевозки вместе взятые. Вероятно, вы не думаете об этом, когда надеваете джинсы утром, но ваша одежда наносит значительный ущерб окружающей среде.

Действительно, по оценкам, производство одной пары джинсов выбрасывает около 16.2 килограмма CO₂ – и тем не менее, почти 2625 килограммов одежды каждую секунду становятся отходами. Кроме того, для производства одного килограмма хлопка требуется около 10,000 20,000–XNUMX XNUMX литров воды – примерно столько же, сколько необходимо для производства одной футболки и пары джинсов – а химикаты, используемые для крашения и отделки продукта, еще больше способствуют загрязнению воды.

Хотя большинство из нас могут быть обеспокоены этими тревожными цифрами, Янне Поранен – в то время физик из Финского центра технических исследований (VTT) – решил что-то с этим сделать в 2014 году. Будучи главой отдела биоматериалов в VTT – крупнейшей финской исследовательской и технологической организации – он не мог не задаться вопросом, а стоит ли это стало возможным создание более экологичного текстиля; изготовленные с минимальным использованием воды, без использования загрязняющих химикатов и с незначительным содержанием CO.₂ выбросы. Имея это в виду, он предложил создать дочернюю компанию вместе со своим руководителем группы VTT, физиком Юха Салмела. Дуэт стал соучредителем Спиннова, компании, которая сегодня перерабатывает целлюлозу из древесины, сертифицированной Лесным попечительским советом (FSC), в текстильное волокно без использования каких-либо химикатов.

Пряди пряжу

Искра идеи технологии возникла в 2009 году, когда Салмела услышала выступление Фриц Воллрат, эволюционный биолог из Оксфордский университет, где он обрисовал сходство между паучьим шелком и наноцеллюлозой. В то время команда Салмелы была сосредоточена на том, как течет целлюлозная масса, и Салмела подумал: «Что, если бы древесное волокно можно было бы переплетать в текстильное волокно аналогично естественному процессу изготовления паутины?»

Действительно, Spinnova смогла механически перерабатывать древесную массу в микроволокна, которые выстраиваются в цепочку и вытягиваются под высоким давлением через крошечное сопло в нить, похожую на хлопчатобумажную. Затем волокна сушат и собирают, чтобы изготовить пряжу. «Все искусственные целлюлозные волокна основаны на процессах растворения – мы не растворяем сырье», – объясняет Поранен.

Эти новые волокна потребляют на 99.5% меньше воды и на 74% меньше выбросов CO₂, чем обычный хлопок, и подлежат вторичной переработке и биоразложению. Волокна Spinnova не только не содержат химикатов, но и не содержат микропластика. По оценкам компании, к 2033 году ее волокна смогут заменить 4% мировых поставок хлопка стоимостью 44 миллиарда евро, что уменьшит нагрузку на окружающую среду и потенциально повысит безопасность работников текстильной промышленности.

От создания компании до коммерциализации Поранену и Салмеле потребовалось восемь лет, и сегодня у них есть 37 международных патентов и более 40 патентов, находящихся на рассмотрении. Поранен считает, что их знания в области физики хорошо подготовили их к этому долгому, но увлекательному пути к решению проблемы зависимости индустрии моды от экологически вредных тканей.

Идти с потоком

Путь Поранена как физика начался при необычных обстоятельствах. Он только что закончил обязательную военную службу в Финляндии, когда, вернувшись домой, обнаружил письмо из одного из многочисленных университетов, в которые он подавал документы. В нем говорилось, что Поранен может изучать физику без вступительных экзаменов, потому что в старшей школе он получил очень хорошие оценки. Поранен должным образом стартовал Университет Ювяскюля в Финляндии, которую окончил в 1997 году по специальности педагог. «Я плыл – и до сих пор плыву по течению», – говорит он.

Поранен изначально планировал стать учителем физики, но после того, как ему очень понравилась степень магистра по динамике потока и реологии в том же университете, совместно с целлюлозно-бумажной компанией. Valmet, он решил продолжить работу над докторской диссертацией. «Вначале у меня не было планов поступать на докторскую степень, потому что я думал, что физика для меня слишком сложна», — говорит Поранен. «Меня выбрали для участия в аспирантуре, которая тесно сотрудничала между промышленностью и университетом, и именно здесь я изучал, какие реологические свойства необходимы для получения определенных видов покрытий на бумаге».

Поранен также работал в VTT в качестве научного сотрудника во время работы над докторской диссертацией, а до завершения ее в 2001 году более года работал исследователем по обмену с Дуглас Боусфилд в Университете штата Мэн в США. Там Поранен узнал больше о разработке упрощенных моделей для представления промышленных процессов, таких как нанесение покрытия на бумагу и печать, а также о том, как проверить их с помощью экспериментов. При механической обработке бумажных волокон образуются мелкомасштабные фибриллы, называемые нанофибриллами целлюлозы (CNF). Как узнал Поранен, их можно использовать в различных целях, например, в производстве покрытий, красок и медицинских устройств. Позже Баусфилд стал докторским экзаменатором Поранена.

С самого начала Поранен знал, что предпочитает прикладную физику и что традиционная академическая карьера ему не подходит. После получения докторской степени он продолжил работу научным сотрудником в VTT, но вскоре взял на себя руководящие должности в лесном секторе, что, по сути, включает в себя надзор за продукцией, деятельностью и управлением лесами и лесными массивами – будь то древесина, исследования дикой природы, биоразнообразие, рекреация и лесные массивы. более. Поранен работал на самых разных должностях: от создания консорциумов новых клиентов до управления исследованиями и разработками шести-восьми команд в качестве технологического менеджера. «Главным достижением нашей команды было превращение исследований VTT в лесном секторе в ведущие в мире исследования», — говорит Поранен, который оставался на этой должности почти восемь лет, прежде чем перешел к работе над исследованиями VTT в области биоматериалов. Он стал главой этого отдела, руководя шестью исследовательскими группами и 120 сотрудниками.

В 2011 году VTT отбирала своих будущих лидеров для участия в годовой виртуальной программе управления бизнесом и инновациями в IMD Business School в Лозанне. Поранен был рад стать одним из немногих, кого выбрали для участия из более чем 3000 исследователей. Более того, он считает, что именно эта программа дала ему уверенность в создании Spinnova. Именно здесь он «узнал о лидерстве, менеджменте и стратегии, а также помог мне взглянуть на более широкую картину. И это сделало меня – жителя лесов центральной Финляндии – достаточно смелым, чтобы придумывать радикальные инновации».

Выкручивание

Хотя Поранен около года возглавлял отдел биоматериалов в VTT, он нутром понимал, что технология, разрабатываемая командой Салмелы, является революционной. «Это была лучшая инновация, которую я когда-либо видел в целлюлозно-бумажном секторе», — говорит он. Хотя Поранен лично не участвовал в деталях технологии, он обнаружил, что «с моим физическим образованием мне было легко понять, что это радикальная инновация, которую необходимо внедрить в промышленный масштаб».

Поранен познакомился с Салмелой во время учебы на бакалавриате по физике. Он считал, что объединив свой опыт, они смогут продвинуть вперед свою запатентованную идею производства текстильного волокна из целлюлозы и преобразовать индустрию моды. Три ключевых исследователя из команды Салмелы – два физика и один инженер – присоединились к ним с самого начала, что облегчило взлет компании. «У нас была вся необходимая компетентность, но нам нужно было придумать способы масштабирования технологии из лаборатории; было много проб и ошибок», — говорит Поранен. Сегодня Салмела является техническим директором Spinnova.

Сначала Spinnova рассматривала возможность производства филаментной пряжи из волокон бумажной массы, но два года спустя, после покупки интеллектуальной собственности у VTT, отказалась от этого в пользу экологически чистой микрофибриллированной целлюлозы (часто называемой наноцеллюлозой). «Это было важное решение», — говорит Поранен. Несмотря на смену ролей – от руководителя отдела биоматериалов в VTT до исполнительного директора Spinnova (должность, которую он занимал до 2022 года) – мало что изменилось, поскольку он продолжал заниматься стратегией и финансированием. Но Поранен признает, что работа в собственной компании увеличила его обязанности и рабочую нагрузку. «Последние семь лет я работал круглосуточно, семь дней в неделю», — говорит Поранен.

Но вся его тяжелая работа окупилась. В 2019 году Spinnova наконец запустила пилотное производство в Ювяскюля, Финляндия. Несколько известных брендов одежды, таких как H&M, Adidas и Marimekko, уже проявили интерес к волокну и начали сотрудничать с исследованиями и разработками Spinnova. Их первоначальный производственный объект представлял собой всего лишь подвал, но «в 2021 году мы смогли убедить себя и наших партнеров, базирующихся в Бразилии, Сузано – крупнейшего в мире производителя целлюлозы из лиственных пород – что мы готовы вывести это производство на коммерческий уровень», – говорит он, добавляя, что их процесс позволяет получить только «что-то вроде одного крошечного волоска», поэтому масштабирование было непростой задачей.

Так случилось, что в конце мая этого года первый коммерческий объект запущено производство волокна SPINNOVA®. Под управлением Woodspin — совместного предприятия Spinnova и Suzano — их цель — ежегодно производить 1000 тонн текстильного волокна из ответственно выращенных эвкалиптов. «Запатентованный процесс производства волокна Spinnova не требует каких-либо вредных химикатов или растворителей, а также не образует отходов или микропластика», — объясняет Салмела. Он добавляет, что их процесс «имеет на 74% меньший углеродный след в течение жизненного цикла и использует на 99.5% меньше воды по сравнению с обычным производством хлопка». В результате получается натуральное текстильное волокно, похожее на хлопок, которое отвечает строгим экологическим и эксплуатационным требованиям как брендов, так и потребителей – и с помощью таких предприятий теперь может производиться в больших масштабах».

Глобальное масштабирование

Хотя Поранен больше не отвечает за Spinnova на операционном уровне, он рад, что компания наконец вышла на коммерческий масштаб. В своей новой роли исполнительного председателя правления Spinnova он теперь может сделать шаг назад и взглянуть на долгосрочное будущее компании. «Как генеральный директор я, по сути, отвечал за все; все всегда возвращаются к тебе, спрашивая, можно ли сделать то или иное, как двигаться дальше и так далее», — объясняет он. «Вы практически управляете всей компанией, и это эмоциональные американские горки, потому что сегодня компания может оказаться в плохом положении, а на следующий день – в хорошем».

Цель Поранена состоит в том, чтобы Spinnova стала ведущей в мире компанией по производству экологически чистых текстильных волокон. «Большая мечта заключается в том, что мы сможем масштабировать это в глобальном масштабе», — говорит он. По мнению Поранена, легкодоступная древесная масса является лучшим выбором Spinnova для достижения массового масштаба. Но, в принципе, технология Spinnova может использовать любой тип целлюлозы – будь то целлюлоза на основе сельскохозяйственных или биологических отходов или отходы кожи и текстиля – для производства волокна. Фактически, по состоянию на сентябрь этого годаSpinnova заключила партнерское соглашение со шведской компанией по переработке текстиля Реньюселл по переработке волокна на основе текстильных отходов в новое текстильное волокно биологического происхождения. Технология Renewcell позволяет им перерабатывать текстильные отходы, такие как хлопок и вискоза, в биоразлагаемый целлюлозный продукт под названием «Circulose», который затем можно использовать для производства нового волокна. До сих пор Circulose использовалась только для создания искусственных целлюлозных волокон, таких как вискоза. Благодаря партнерству со Spinnova целлюлозу Circulose теперь можно использовать для производства текстильного волокна на биологической основе без использования каких-либо вредных химикатов в процессе прядения волокна. Действительно, Spinnova уже выпустила первые партии пряжи и ткани с использованием 100% Circulose и изготовила первые прототипы из смеси хлопка и волокна Spinnova на основе Circulose. По оценкам Spinnova, первые потребительские товары будут доступны к концу 2024 года.

Несмотря на трудности, Поранен считает, что его знания в области физики подготовили его ко всему. «Физика сама по себе чрезвычайно сложна, но вы учитесь решать почти невозможные задачи», — говорит он. «Самый большой урок, который преподала мне физика, — это не бояться любых проблем, которые встречаются на вашем пути, и продолжать двигаться вперед».

• SEO-контент и PR-распределение. Получите усиление сегодня.
• PlatoData.Network Вертикальный генеративный ИИ. Расширьте возможности себя. Доступ здесь.
• ПлатонАйСтрим. Интеллект Web3. Расширение знаний. Доступ здесь.
• ПлатонЭСГ. Углерод, чистые технологии, Энергия, Окружающая среда, Солнечная, Управление отходами. Доступ здесь.
• ПлатонЗдоровье. Биотехнологии и клинические исследования. Доступ здесь.
• Источник: https://physicsworld.com/a/spinning-a-sustainable-fashion-revolution-meet-the-physicists-turning-wood-into-clothes/