Кожа на растительной основе: наука, лежащая в основе инноваций в области устойчивых материалов

Вы можете удивиться, узнав, что для производства всего одного квадратного метра кожи на растительной основе требуется 480 листьев ананаса. Этот революционный материал меняет индустрию моды, превращая сельскохозяйственные отходы в стильные и экологичные альтернативы.

Кожу растительного происхождения получают из неожиданных источников, таких как листья ананаса, грибы, кукуруза, яблочная кожура и даже переработанный пластик. Эти экологичные альтернативы коже также полезны для окружающей среды. Производство яблочной кожи сокращает выбросы CO2 на 5,28 кг на каждый килограмм яблочных отходов, используемых вместо обычных материалов. Кожа кактуса выделяется тем, что она на 92% биоразлагаема благодаря содержанию органического углерода и служит до десяти лет. Био-Текс, ещё один экологичный аналог кожи, может сократить выбросы парниковых газов на 91% по сравнению с традиционной кожей хромового дубления.

В этой статье мы расскажем вам о научных принципах, лежащих в основе этих инновационных материалов, и о том, как отходы превращаются в модную одежду. Вы узнаете, что делает сумки из растительной кожи одновременно экологичными и практичными. Мы рассмотрим, как работают различные варианты веганской кожи, и рассмотрим препятствия на пути к их более широкому распространению.

Наука о кожевенных материалах на растительной основе

Источник изображения: HZCORK

Молекулярная структура кожи растительного происхождения основана на натуральных полимерах, которые придают ей форму и прочность. Эти инновационные материалы превосходят свойства традиционной кожи благодаря специально разработанным смесям растительных компонентов, грибов и экологически чистых связующих веществ.

Целлюлоза, лигнин и мицелий как структурные основы

Мы использовали целлюлоза как основной компонент растительных заменителей кожи. Этот натуральный сложный углеводный полимер состоит из повторяющихся глюкозных фрагментов, которые придают жесткость стенкам растительных клеток. Такие материалы, как Piñatex®, сочетают целлюлозу из волокон листьев ананаса с полимолочной кислотой, полученной из кукурузы, создавая основу, похожую на кожу.

Мицелий, вегетативная часть грибов, весьма перспективна в качестве структурной основы. Её клеточные стенки содержат разветвлённые волокнистые сети с особым сочетанием хитина, глюканов и гликопротеинов, что делает её гибкой и прочной. Механические свойства кож на основе мицелия зависят от соотношения хитина/хитозана и глюкана. Компании часто используют такие виды грибов, как Ганодерма, Подачи, и Голод из-за особенностей их роста и полисахаридного состава.

Структура кожи животных вдохновила на создание множества материалов на основе мицелия. Исследования показывают, что плёнки из мицелиальной пульпы F. фоментарий прочнее, чем мицелий гриба Рейши™ и синтетический мицелий. Целлюлозный войлок из T. разноцветный лишай оказался прочнее искусственной кожи.

Роль биополимеров и биосмол в долговечности

Биополимеры определяют физические свойства кож на растительной основе. Хитин Хитин, полученный из грибов, может достигать прочности на разрыв до 3,0 ГПа. Это делает его идеальным материалом для создания прочных биоразлагаемых заменителей кожи. В сочетании с натуральными дубильными веществами, такими как дубильная кислота, эта хитиновая кожа демонстрирует превосходную прочность и борется с бактериями.

Тем не менее, высушенные мицелиальные материалы становятся жесткими и хрупкими. Пластифицирующие агенты Помогают поддерживать гибкость. К ним относятся:

• Полиолы, такие как пропиленгликоль

• Сахарные спирты и эфиры глицерина

• Эпоксидные эфиры и растительные масла

Сшивание существенно повышает прочность. Химическое сшивание биополимеров, таких как целлюлоза или хитин, с лимонной кислотой, поликарбоновой кислотой или натуральными дубильными веществами создаёт более прочный и жёсткий материал, сохраняя при этом его гибкость. Методы нанесения покрытий, применяемые в традиционном производстве кожи, могут дополнительно улучшить эти свойства.

ПУ на водной основе по сравнению с полиуретановыми покрытиями на нефтяной основе

Чтобы кожа на растительной основе служила дольше, ее часто необходимо покрывать полиуретановым (ПУ) покрытием. ПУ на водной основе стал экологически безопасным выбором по сравнению с материалами на основе нефтепродуктов. Этот материал состоит из трёх слоёв: поверхностного слоя, связующего слоя и основы из водорастворимого акрилового материала.

В отличие от нефтяного аналога, полиуретан на водной основе не содержит летучих органических соединений. Процесс производства не загрязняет окружающую среду и не выделяет отработанных газов. ПУ на водной основе выделяет меньше углекислого газа, чем обычная ПУ кожа. Каждый килограмм растительного сырья, заменяющего ПУ на нефтяной основе, сокращает выбросы СО₂ примерно на 5,28 кг.

Водорастворимые полиуретаны (ВПУ) смешиваются с водными растворами (около 80% воды). Они представляют собой экологически чистую альтернативу системам на основе растворителей, применение которых ограничено из-за токсичности. ВПУ стоят дороже и плохо поддаются прививке, но низкое содержание летучих органических соединений и негорючесть делают их популярными в экологически ответственном производстве кожи.

Инновации в области материалов: от отходов к носимым устройствам

Источник изображения: Молодец ты

Новые способы превращения промышленных отходов в модные материалы представляют собой прорыв в области устойчивого производства. Эти современные материалы помогают решить проблемы утилизации отходов и снизить вред, наносимый окружающей среде традиционным производством кожи.

AppleSkin: смесь измельченных яблочных отходов и полиуретана

AppleSkin даёт новую жизнь кожуре и сердцевинам, оставшимся после производства яблочного сока, превращая их в высококачественную альтернативу коже. Этот замечательный материал сочетает в себе то, что раньше считалось мусором, с полиуретаном на водной основе, создавая прочную и гибкую ткань. В процессе производства яблочные отходы высыхают и превращаются в мелкий порошок, который смешивается с полиуретаном на водной основе и наносится на текстильную основу.

Содержание растительных компонентов в материале составляет 66%, что позволяет ему сертификация Министерства сельского хозяйства СШАПроизводители используют переработанный полиэстер или растительные волокна, такие как лиоцелл, в качестве подложки для повышения экологичности. AppleSkin — это идеальный баланс: половина из яблочных отходов, половина из полиуретана, что делает его идеальным материалом для модных аксессуаров.

Недавние исследования жизненного цикла показали, что AppleSkin превосходит обычную синтетическую кожу по ряду экологических характеристик, особенно в плане защиты озонового слоя, землепользования и предотвращения загрязнения морской среды. Благодаря текстуре, напоминающей бумагу, материал подходит для множества дизайнов и сфер применения.

Десерт: кактусовый порошок и матрица биосмолы

Компания Десерто, разработанная в Мексике, использует зрелые листья органического кактуса нопаль для создания экологически чистой альтернативы коже. Этот кактус растёт естественным образом, без орошения, удобрений и пестицидов, в засушливых условиях. Фермеры собирают только зрелые листья каждые шесть-восемь месяцев, что позволяет растению расти около восьми лет.

Сушка листьев на солнце занимает три дня, после чего в лаборатории извлекаются белки и отделяются волокна. Готовый материал содержит специальный биополимер, частично изготовленный из органических возобновляемых соединений. Лучшие формулы компании достигают 90% растительного происхождения.

Один гектар кактуса Нопаль поглощает около 8100 тонн CO2 в год, поддерживая биоразнообразие и создавая рабочие места на ранее неиспользуемых засушливых землях. Материал разлагается естественным образом при определённых условиях, скорость разложения варьируется в зависимости от формулы.

Мило: вертикальное выращивание мицелия

Компания Мило предлагает новый подход к производству альтернатив кожевенному сырью, используя тщательно выращенный мицелий – корневую структуру грибов. Болт Темы выращивает мицелий на вертикальных фермах, работающих на возобновляемых источниках энергии. Весь процесс занимает всего две недели, в отличие от выращивания крупного рогатого скота, которое занимает годы.

Производство начинается с соединения клеток гриба с опилками и органическими материалами в контролируемых условиях. Разрастающийся мицелий образует плотные сети, образующие мягкие, похожие на пену маты. После сбора урожая остатки материала превращаются в компост, создавая практически идеальный цикл переработки.

Современный материал Мило состоит на 85% из грибкового мицелия и на 15% из лиоцелла, обработанного полиуретаном на водной основе для большей долговечности. Дубильня Кожа Работающий Группа, имеющая золотой сертификат, окрашивает материал экологически чистыми красителями, сертифицированными Bluesign®.

Хотя компания Болт Темы приостановила производство Мило в 2023 году из-за проблем с финансированием, этот материал вызвал значительный интерес в отрасли. Такие крупные компании, как Стелла Маккартни, Адидас, Лулулемон и Керинг, присоединились к консорциуму Мило для изучения коммерческого использования. Среди популярных товаров – кроссовки Стэн Смит Мило™ от Адидас и сумка Фрейме Мило™ от Стелла Маккартни.

Компромиссы производительности и биоразлагаемости

Источник изображения: Нера Таннинг

Создание экологичных альтернатив коже требует баланса между множеством приоритетов. Превосходные характеристики традиционной кожи часто вступают в противоречие с экологическими требованиями, что ставит дизайнеров перед сложным выбором.

Долговечность и компостируемость гибридной кожи

Основная сложность при разработке кожи на растительной основе заключается в том, как стабильность материала и его биоразлагаемость взаимодействуют друг с другом. Материалы, которые служат дольше, обычно плохо разлагаются, что создаёт проблемы при проектировании. Вот лишь один пример: хромовая дубленая кожа демонстрирует гораздо меньшую биодеградацию (20,3% через 9 дней) по сравнению с альтернативами без хрома (54,3–66,0%). Сшитая сеть, обеспечивающая стабильность материалов, также делает их устойчивыми к микробному разрушению.

Более совершенные методы дубления делают материалы прочнее, но менее биоразлагаемыми. Это создаёт сложную ситуацию для производителей. Материалы, которые служат дольше, создают отходы, которые накапливаются. Все эти гибридные виды кожи, за исключением одного, не подлежат компостированию или переработке, поскольку их натуральные и синтетические компоненты образуют материалы, не попадающие ни в одну из этих категорий.

Влияние синтетических подложек на перерабатываемость

Текстильная подложка ограничивает экологичность кожи на растительной основе. Большинство этих материалов используют ПЭТ, полиамид или хлопчатобумажную основу. с полимерным покрытием (обычно ПВХ или полиуретан). Эти компоненты склеиваются, что делает переработку практически невозможной.

Гибридная кожа из растений и пластика неэффективна ни в одном из этих случаев: её нельзя перерабатывать, как чистую синтетику, или компостировать, как натуральные материалы. Эксперты по устойчивому развитию объясняют, что в биоразлагаемости нет золотой середины: материалы либо разлагаются полностью, либо нет.

Некоторые производители решают эту проблему, разрабатывая подложки на основе чистого ПБС (полибутиленсукцината). Эти материалы имеют биологическое происхождение и разлагаются естественным образом, что может способствовать более эффективной переработке.

Биоразлагаемость в контролируемых и естественных условиях

Лабораторные испытания показывают существенные различия в разложении материалов в промышленных условиях и в природе. Бычья кожа, обработанная производными альгината, полностью разложилась за 21–25 дней в условиях промышленного компостирования. Традиционной коже хромового дубления требовалось 31–35 дней. Кожа растительного дубления практически не разлагалась через 60 дней.

Популярные растительные альтернативы, такие как Piñatex®, Десерто® и обычный кожзаменитель, не разложились после 90 дней промышленного компостирования. Этот неожиданный результат обусловлен содержанием в них пластика, в основном полиуретана и ПВХ.

Разница в показателях распада показывает, почему стандарты сертификации важны. Многие материалы, продаваемые как экологичные, могут распадаться в лабораторных условиях, но оставаться невредимыми в реальных условиях. Понимание конкретных условий испытаний даёт нам полную картину воздействия на окружающую среду.

Альтернативы без пластика и цикличные решения

Кожа на растительной основе вышла за рамки гибридных материалов и полностью отказалась от пластика. Эти прорывы легли в основу по-настоящему цикличных модных материалов.

Мирум: на 100% на растительной основе и подлежит переработке

Мирум – это лидер, первый в мире адаптивный и полностью безпластиковый аналог кожи. Натуральный каучук, растительные масла, натуральные пигменты и минералы с нулевые затраты на нефть Этот материал создан на основе запатентованной системы отвердения на растительной основе. Мы объединили первичные натуральные материалы с переработанными сельскохозяйственными отходами, чтобы создать материал, не требующий воды ни при производстве, ни при окрашивании.

Компании Естественный Волокно Сварка и Стелла Маккартни объединили усилия для разработки Мирум для модной индустрии. Теперь дизайнер предлагает две версии: Мирум с подкладкой из органического хлопка и Мирум с подкладкой из калифорнийского регенеративного хлопка. Вы можете отслеживать производство Мирум вплоть до фермерских хозяйств благодаря поддержке Калифорнийской коалиции по хлопку и климату.

Влияние Мирум на окружающую среду выделяется очень низким углеродным следом по сравнению как с обычной кожей, так и с синтетическими аналогами. Кроме того, он заслужил Сертификация Министерство сельского хозяйства США как 100% биооснованная.

TômTex: хитозан из панцирей креветок и грибов

TômTex (по-вьетнамски — «креветочный текстиль») превращает отходы рыбной промышленности в биоразлагаемую кожу. Материал на 100% состоит из хитозана — биополимера, получаемого из хитина — структурного компонента панцирей ракообразных и клеточных стенок грибов.

Производители перерабатывают хлопья хитозана в вязкую жидкость, которую можно заливать в формы, штамповать или даже печатать на 3D-принтере. Натуральные пигменты, такие как уголь, кофе и охра, придают цвет. Такой подход решает сразу две задачи: создание биоразлагаемых материалов для одежды и поиск новых способов использования морских отходов.

Веганы могут выбрать версию TômTex на основе грибов. Один квадратный метр TômTex производит около 14 килограммов CO2-эквивалента — это далеко не столько, сколько выбросы коровьей кожи.

Древовидный: компостируемая кожа на основе древесины

Древовидный предлагает новый подход благодаря запатентованной смеси лигноцеллюлозы из опавших листьев и связующего вещества из водорослей. Этот материал можно перерабатывать и компостировать дома. Продукт не содержит пластика и имеет маркировку Министерство сельского хозяйства США «100% Проверенный Биооснова».

При производстве Древовидный используется менее 0,1% воды, необходимой для традиционной обработки кожи. Материал прошёл комплексные испытания по стандарту ИСО для изделий из кожи, показав хорошие результаты по прочности на разрыв, удлинению, гибкости, водостойкости и устойчивости к ультрафиолетовому излучению.

Древовидный имеет толщину 0,6–1,6 мм и разлагается в почве или воде в течение года под воздействием микробов. Французская компания Еврофинс Экотоксикология подтвердила его способность к компостированию в ходе испытаний на компостирование в домашних условиях по стандарту ИСО 14855-1.

Проблемы внедрения и перспективы отрасли

Источник изображения: магазин ПОМП

Разработка кожи на растительной основе выглядит многообещающе, но отрасль сталкивается с рядом препятствий на пути к широкому внедрению. Переход от лабораторного успеха к рыночной жизнеспособности требует преодоления серьёзных практических и экономических трудностей.

Стоимость и масштабируемость материалов следующего поколения

Высокая себестоимость производства затрудняет конкуренцию производителей натуральной кожи с традиционной. Сложные методы обработки и технологические требования ограничивают масштабируемость производства и истощают ресурсы.

Слишком много конкурирующих вариантов сырья оставляют инвесторов, бренды и поставщиков в тупике при принятии решений. Материалы, полученные из отходов, могут показаться дешевыми в плане закупки, но их получение и транспортировка создают новые проблемы. Контроль качества и постоянство становятся серьёзными препятствиями.

Выращивание сельскохозяйственных культур сопряжено с определенными сложностями. Расходы на ведение сельского хозяйства стремительно растут, а опасения по поводу водо- и землепользования усиливаются. Успеха добьются те виды кожи на растительной основе, которые сочетают в себе масштабируемость, долговечность, практичность и стоимость.

Вовлеченность в индустрию моды: Стелла Маккартни, H&M, Оллбердс

Стелла Маккартни лидирует со своей сумкой Мило Фрейме, которая дебютировала на Неделе моды в Париже и должна скоро появиться в магазинах. Ральф Лорен и Оллбердс сотрудничают с Естественный Волокно Сварка, чтобы использовать Мирум в своей продукции.

Некоторые бренды могут сомневаться, но H&M принимает новые идеи благодаря сотрудничеству с Хороший Новости по созданию обуви с использованием Бананатекс и Вегея на основе винограда. Капри Холдинги приобрела 30% акций Адриано Ди Марти, производителя кактусовой кожи Десерто.

Венгерский бренд Нанушка создал собственный материал Окобор — смесь переработанного полиэстера и полиуретана в соотношении 50/50. Они сделали такой выбор, поскольку существующие варианты не соответствовали их стандартам качества. С появлением материалов нового поколения дизайнеры столкнулись с ограниченным выбором цветов и фактур.

Сертификации: Министерство сельского хозяйства США Биопредпочтительный, ОЭКО-ТЕКС, ПЭТА Веганский

Сертификации укрепляют доверие к альтернативным материалам на растительной основе. AppleSkin получила несколько ключевых сертификатов: сертификат Веганский, одобренный ПЭТА, сертификат Министерство сельского хозяйства США Биопредпочтительный и сертификат ОЭКО-ТЕКС. Такие материалы, как Мирум, также получили сертификат Министерство сельского хозяйства США 100% обозначен как биоматериал.

Эти сертификаты демонстрируют существенные различия между материалами. Компания Реформация выпустила Злак Кожа со статусом биопредпочтительности Министерство сельского хозяйства США, что подтверждает, что она изготовлена преимущественно из натуральных злаков и зерновых. Однако большинство материалов по-прежнему содержат некоторые синтетические компоненты, что делает варианты, полностью не содержащие пластик, редкими и ценными для сертификации.

Производителям необходимо тщательно соотносить свои маркетинговые заявления с фактическими свойствами материалов. Такие бренды, как Ганни, предпочитают предоставлять информацию о составе материалов, чтобы оставаться прозрачными, а не делать громких заявлений об экологичности.

Заключение

Кожа на растительной основе знаменует собой прорыв в области устойчивой моды. Она предлагает альтернативы, не слишком заботящиеся об окружающей среде, но при этом отвечающие потребностям потребителей в этичных продуктах. Вы узнали, как сельскохозяйственные отходы превращаются в модную одежду благодаря инновационным процессам. Листья ананаса, огрызки яблок, подушечки кактусов и мицелий грибов — основа материалов, значительно снижающих воздействие на окружающую среду по сравнению с традиционной кожей.

То, что мне нравится в этих материалах, демонстрирует поразительный прогресс в области биополимерной инженерии. Целлюлоза, лигнин и мицелий обеспечивают структурную основу. Натуральные связующие вещества обеспечивают прочность без использования продуктов на основе нефти. Полиуретановые покрытия на водной основе значительно превосходят традиционные покрытия на основе нефти. Они сокращают выбросы СО₂ на 5,28 кг на килограмм материала.

Эти кожи на растительной основе сталкиваются с одной из основных проблем: найти баланс между эксплуатационными характеристиками и экологичностью. Материалы, рассчитанные на длительный срок службы, часто не поддаются биоразложению. Это ставит дизайнеров и производителей перед сложным выбором. Синтетические основы усложняют задачу. Эти гибридные материалы не являются ни полностью биоразлагаемыми, ни пригодными для переработки.

Появились новые экологичные решения для решения этих проблем. Мирум — лидер, предлагающий полностью безпластиковый вариант, сочетающий натуральный каучук с растительными маслами. TômTex использует хитозан из отходов рыбной промышленности. Древовидный превращает опавшие листья в компостируемую кожу. Эти биоразлагаемые решения демонстрируют, как может выглядеть мир экологичных модных аксессуаров.

Высокая стоимость и проблемы масштабирования пока ограничивают их широкое применение. Однако такие крупные бренды, как Стелла Маккартни, H&M и Оллбердс, уже используют эти материалы. По мере развития производства и роста потребительского спроса, кожа на растительной основе должна стать более доступной и доступной.

Будущее альтернативных материалов из кожи зависит от баланса между конкурирующими приоритетами: эффективностью, биоразлагаемостью, доступностью и внешним видом. Такие сертификаты, как Министерство сельского хозяйства США Биопредпочтительный и ПЭТА Веганский, — отличный способ получить рекомендации для сознательных потребителей, изучающих эти варианты. Эти знания о передовых материалах помогут вам сделать правильный выбор, соответствующий вашим предпочтениям в стиле и экологическим ценностям при покупке следующего аксессуара из альтернативной кожи.

Часто задаваемые вопросы

В1. Что делает кожу на растительной основе инновационной и экологичной? Растительная кожа — инновационный материал, поскольку она превращает сельскохозяйственные отходы в модную одежду. Она более экологична, чем традиционная кожа, значительно сокращая потребление воды, выбросы CO2 и зависимость от продуктов животного происхождения. Такие материалы, как кожа кактуса, яблочная кожа и альтернативы на основе мицелия, обеспечивают долговечность и при этом отвечают экологическим требованиям.

В2. Каковы эксплуатационные характеристики кожи на растительной основе по сравнению с традиционной кожей? Кожа на растительной основе может обладать сопоставимой с традиционной кожей прочностью и гибкостью, в зависимости от материала и процесса производства. Однако зачастую приходится идти на компромисс между эксплуатационными характеристиками и биоразлагаемостью. Некоторые виды кожи на растительной основе превосходят другие по определённым свойствам, таким как водостойкость или прочность на разрыв, в то время как другие отдают предпочтение компостируемости.

В3. Все ли виды кожи на растительной основе биоразлагаемы? Не все виды кожи на растительной основе биоразлагаемы. Многие содержат синтетические компоненты или покрытия, препятствующие разложению. Существуют полностью биоразлагаемые варианты, такие как Древовидный, но в настоящее время они менее распространены. Биоразлагаемость материала часто зависит от конкретных условий окружающей среды и может различаться в контролируемых условиях и в естественной среде.

В4. Какие крупные модные бренды используют альтернативы коже на растительной основе? Несколько известных брендов перешли на альтернативы коже на растительной основе. Стелла Маккартни стала пионером, включив в свои коллекции такие материалы, как Мило. H&M сотрудничает с производителями инновационных материалов, а Оллбердс и Ральф Лорен совместно с Естественный Волокно Сварка используют Мирум. Среди других брендов, перешедших на этот материал, — Адидас, Лулулемон и Ганни.

В5. С какими проблемами сталкивается отрасль производства кожи на растительной основе? К основным проблемам относятся высокая себестоимость производства, проблемы масштабируемости и обеспечение стабильного качества при больших объёмах производства. Также существует сложный баланс между производительностью, экологичностью и эстетической привлекательностью. Кроме того, отрасль сталкивается с трудностями в информировании потребителей об этих новых материалах и преодолении скептицизма относительно их долговечности и экологичности по сравнению с традиционной кожей.