Ткань из дрожжей: как из пива делают одежду будущего

Пивные дрожжи обычно воспринимаются как побочный продукт брожения, который после производства напитков отправляется на утилизацию. Но в последние годы такие отходы все чаще рассматриваются как источник сырья для новых материалов. расскажет, как делается ткань из дрожжей.

Почему ученые вообще обратили внимание на дрожжи?

Текстильная промышленность остается одной из самых ресурсоемких отраслей. Натуральные волокна требуют земельных, водных и животных ресурсов, в то время как синтетические ткани зависят от нефтехимических продуктов и создают проблему трудно поддающихся разложению отходов. В то же время после пивоварения, виноделия и некоторых фармацевтических процессов ежегодно остаются огромные объемы дрожжевой биомассы.

По данным ООН, более одного миллиарда тонн пищевых отходов в год попадает на свалки по всему миру, а значительная часть промышленных побочных продуктов до сих пор не используется повторно. На этом фоне отходы брожения стали рассматриваться не как мусор, а как дешевое и готовое биологическое сырье.

Идея выглядит логичной с точки зрения композиции. Биомасса дрожжей содержит белки, липиды и углеводы, а значит, уже содержит молекулы, из которых теоретически можно образовать прочные волокна. Исследователи из Пенсильванского университета исходили именно из этого: если выделить нужную белковую фракцию, они могут попытаться превратить ее в непрерывные нити, а затем в пряжу. Этот эксперимент похож на более ранние попытки создать материалы из молочного белка, арахиса, кукурузы и других сельскохозяйственных источников, но здесь сырье берется не из пищевой цепи, а из промышленных отходов.

Что представляет собой сама технология?

Согласно описанию проекта, после завершения ферментации исследователи берут оставшуюся дрожжевую массу и выделяют из нее белок. Этот белковый материал затем помещают в раствор и пропускают через фильеру — пластинку с микроскопическими отверстиями, через которые масса выходит в виде тонких непрерывных нитей. Далее волокна промывают, сушат и механически обрабатывают, чтобы их можно было использовать в качестве текстильного сырья. По сути, речь идет о варианте прядения, адаптированном не для нефтехимических полимеров или шерсти, а для белка, полученного из дрожжей.

В материалах подчеркивается, что команда использовала ранее разработанный подход к формированию волокон и теперь применила его к новой биомассе. Это значит, что задачей было не только доказать принципиальную возможность такого материала, но и показать его производственную целесообразность. Это важно для новых разработок в области текстиля: лабораторный образец сам по себе не имеет особой ценности, если его нельзя производить надежно и относительно дешево в больших объемах.

Как меняется сельское хозяйство: переход к новой модели производства

Чем это волокно отличается от обычных тканей?

Основной аргумент исследователей – сочетание прочности и меньшей нагрузки на окружающую среду. По данным Пенсильванского университета, новое волокно обладает характеристиками, превосходящими ряд натуральных белковых волокон. Среди них:

Прочность – способность волокна выдерживать нагрузки, не разрываясь;

Жесткость – насколько материал сопротивляется растяжению;

Устойчивость к деформации – способность сохранять форму после нагрузки;

Износостойкость – насколько быстро волокно разрушается из-за трения;

Однородность структуры – меньше естественных дефектов, чем у натуральных волокон.

Однако для его производства не требуются пастбища, хлопковые поля или отдельное выращивание сырья для текстиля. В этом смысле дрожжевая ткань принципиально отличается как от шерсти, так и от хлопка: она не конкурирует с продовольственным землепользованием и не требует отдельного животного или растительного цикла сама по себе.

По данным ZME Science, ориентировочная стоимость производства нового волокна составляет около шести долларов за килограмм. Для сравнения, шерсть стоит около 10–12 долларов за килограмм.

Еще один важный момент — биоразлагаемость. Авторы проекта называют материал альтернативой традиционной синтетике, которая гораздо дольше сохраняется в окружающей среде и может стать источником микропластика. Белковая природа волокна приближает его к натуральным материалам по способности разлагаться после использования.

Почему этот материал особенно перспективен?

Белковые ткани не являются принципиально новой идеей. Еще в 20 веке в Италии существовал ланитал – клетчатка, изготовленная из казеина, то есть молочного белка. Позже были разработаны и другие материалы из растительных белков. Однако большинство этих проектов не могли конкурировать с полиэстером и другими синтетическими волокнами: они проигрывали в цене, скорости производства и стабильности свойств. В этом смысле проводимая работа важна, поскольку впервые она способна обеспечить дешевое отходное сырье и более технологичный процесс производства.

Особое значение здесь имеет сырьевая база. Если белок получен из молока или продовольственных культур, возникает проблема пищевой конкуренции. В случае пивных и фармацевтических дрожжей: материал изготавливается из того, что уже образовалось в качестве побочного продукта. Таким образом, развитие удовлетворяет сразу двум критериям – устойчивая текстильная промышленность и циркулярная экономика, где отходы одного процесса становятся сырьем для другого.

Однако промышленная перспектива все еще остается теоретической. Даже если сама стоимость сырья и предполагаемая цена волокна выглядят привлекательно, масштабирование зависит от многих факторов: стабильности состава биомассы, энергоемкости сушки и прядения, качества конечной пряжи, совместимости с существующим оборудованием, поведения ткани после стирки и ношения. Именно поэтому такие материалы обычно проходят долгий путь от экспериментального волокна до полноценного потребительского текстиля.

Ранее мы писали, как греки создали механизм, опередивший свое время.