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 рассматривают как источник сырья для новых материалов. «‎Рамблер» расскажет, как делают ткань из дрожжей.

Одна из последних разработок связана с попыткой превратить дрожжевую биомассу в текстильное волокно, которое могло бы заменить часть шерсти, хлопка и синтетики. Именно на этом направлении сейчас работают биотехнологи из Пенсильванского университета, сообщает ZME Science.

Почему ученые вообще обратили внимание на дрожжи?

Текстильная промышленность остается одной из самых ресурсоемких отраслей. Натуральные волокна требуют земли, воды и животных ресурсов, а синтетические ткани зависят от нефтехимии и создают проблему трудноразлагаемых отходов. Одновременно огромные объемы дрожжевой биомассы ежегодно остаются после пивоварения, виноделия и части фармацевтических процессов.

По данным ООН, в мире на свалки попадает свыше одного миллиарда тонн пищевых отходов в год, и значительная часть промышленных побочных продуктов по-прежнему полноценно повторно не используется. На этом фоне отходы брожения начали рассматривать не как мусор, а как дешевое и уже готовое биологическое сырье.

Идея выглядит логичной и с точки зрения состава. Дрожжевая биомасса содержит белки, липиды и углеводы, а значит, в ней уже есть молекулы, из которых теоретически можно формировать прочные волокна. Исследователи из университета в Пенсильвании исходили именно из этого: если выделить нужную белковую фракцию, ее можно попробовать превратить в непрерывные нити и затем в пряжу. Этот эксперимент поход на более ранние попытки создавать материалы из молочного белка, арахиса, кукурузы и других сельскохозяйственных источников, но здесь исходное сырье берут не из пищевой цепочки, а из промышленных отходов.

В чем состоит сама технология?

Согласно описанию проекта, после завершения ферментации исследователи берут оставшуюся дрожжевую массу и выделяют из нее белок. Затем этот белковый материал переводят в раствор и пропускают через фильеру — пластину с микроскопическими отверстиями, через которую масса выходит в виде тонких непрерывных нитей. Дальше волокна промывают, сушат и механически обрабатывают так, чтобы их можно было использовать как текстильное сырье. По сути, речь идет о версии прядения, адаптированной не под нефтехимические полимеры и не под шерсть, а под белок, полученный из дрожжей.

В материалах подчеркивается, что команда использовала ранее разработанный подход к формированию волокон и теперь применила его к новой биомассе. Это означает, что задача стояла не только в том, чтобы доказать принципиальную возможность такого материала, но и в том, чтобы показать его производственную жизнеспособность. Для новых текстильных разработок это важно: лабораторный образец сам по себе мало чего стоит, если его нельзя стабильно и относительно дешево производить в больших объемах.

Как меняется сельское хозяйство: переход к новой модели производства

Чем такое волокно отличается от обычных тканей?

Главный аргумент исследователей — сочетание прочности и меньшей экологической нагрузки. По данным Пенсильванского университета, новое волокно демонстрирует характеристики, которые превосходят ряд натуральных белковых волокон. Среди них:

• Прочность — способность волокна выдерживать нагрузку, не разрываясь;
• Жесткость — насколько материал сопротивляется растяжению;
• Устойчивость к деформации — способность сохранять форму после нагрузки;
• Износостойкость — как быстро волокно разрушается при трении;
• Однородность структуры — меньше естественных дефектов, чем у натуральных волокон.

При этом его производство не требует пастбищ, хлопковых полей и отдельного выращивания сырья под текстиль. В этом смысле дрожжевая ткань принципиально отличается и от шерсти, и от хлопка: она не конкурирует с продовольственным землепользованием и не требует отдельного животноводческого или растительного цикла ради самой ткани.

По данным ZME Science, расчетная стоимость производства нового волокна составляет около шести долларов за килограмм. Для сравнения, шерсть оценивается примерно в 10–12 долларов за килограмм.

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

Почему этот материал особенно перспективен?

Белковые ткани не являются принципиально новой идеей. Еще в XX веке в Италии существовал ланиталь — волокно из казеина, то есть молочного белка. Позже разрабатывались и другие материалы из растительных белков. Однако большинство этих проектов не выдержало конкуренции с полиэстером и другими синтетическими волокнами: они проигрывали по цене, скорости производства и стабильности свойств. В этом смысле нынешняя работа важна тем, что впервые способна обеспечить дешевое отходное сырье и более технологичный производственный процесс.

Именно сырьевая база здесь особенно важна. Если белок получают из молока или пищевых культур, возникает вопрос конкуренции с продовольствием. В случае с пивными и фармацевтическими дрожжами: материал делают из того, что уже образовалось как побочный продукт. Поэтому разработка удовлетворяет сразу два критерия — устойчивой текстильной индустрии и экономики замкнутого цикла, где отходы одного процесса становятся сырьем для другого.

Вместе с тем промышленная перспектива пока остается теоритеческой. Даже если сама стоимость сырья и расчетная цена волокна выглядят привлекательными, масштабирование зависит от множества факторов: стабильности состава биомассы, энергоемкости сушки и прядения, качества конечной пряжи, совместимости с существующим оборудованием, поведения ткани после стирок и износа. Именно поэтому подобные материалы обычно проходят долгий путь от экспериментального волокна до полноценного потребительского текстиля.

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