Depuis l'aube de la révolution industrielle, la production de vêtements s'est engagée sur une voie non durable. Comme la plupart des industries manufacturières, les textiles sont produits de manière linéaire avec un modèle du berceau à la tombe. Des tissus comme le coton sont cultivés, portés, utilisés, puis jetés. L'industrie textile dans son ensemble est responsable de 10 % des émissions mondiales de carbone, le cuir étant particulièrement nocif.

L'industrie bovine est le principal moteur de la déforestation et le tannage du cuir crée une grande quantité de pollution chimique. Ces défis ont motivé la recherche de textiles plus durables, en particulier d'alternatives au cuir.

Une équipe ayant des antécédents de collaboration réussie peut détenir une réponse. Des chercheurs en génie biomédical de Columbia Engineering ont récemment annoncé qu'ils avaient créé un biocuir compostable avec un retardateur de flamme supérieur et un faible impact sur l'environnement. Leur biocuir de nanocellulose microbienne (MC) a un impact cancérigène 1 000 fois inférieur à celui du cuir de vache et une empreinte carbone nettement inférieure à celle du cuir synthétique ou du coton. Leur étude a été publiée dans Environmental Science :Advances .

L'équipe, dirigée par Theanne Schiros et Helen Lu, en collaboration avec Ph.D. Le candidat Romare Antrobus, travaille ensemble depuis plusieurs années au Centre de recherche scientifique et technique sur les matériaux (MRSEC) de Columbia pour développer des matériaux pour un large éventail d'applications allant de la biomédecine à l'énergie, à l'électronique et aux textiles, jetant les bases de l'invention de ce nouveau matériau polyvalent.

"Notre biocuir représente une percée non seulement pour les textiles, mais montre à d'autres industries comment explorer un processus de fabrication durable pour concevoir des matériaux régénératifs", a déclaré Lu, professeur de génie biomédical et vice-doyen principal des affaires professorales et de l'avancement chez Columbia Engineering.

Pour fabriquer des biotextiles à haute performance, l'équipe a exploité la biosynthèse microbienne de la nanocellulose, en s'inspirant de la science préindustrielle et indigène. Schiros a émis l'hypothèse qu'un composant principal du cerveau des mammifères utilisé pendant des millénaires pour tanner les peaux en cuir - la lécithine phosphatidylcholine - stabiliserait l'interaction de la cellulose avec l'eau et les lipides dans une émulsion de tannage, et modifierait les propriétés matérielles du MC à travers ses groupes hydrophiles pour faire il peut être utilisé comme cuir bio.

Lorsque les chercheurs ont utilisé des procédés traditionnels de tannage du cerveau et de la fumée, ils ont noté une augmentation de la résistance à la traction et de la ductilité du MC, ce qui a encouragé cette piste d'investigation. Leur découverte a conduit au développement d'un procédé de « tannage » de lécithine à base de plantes respectueux de l'environnement pour la nanocellulose qui a créé un biocuir solide et compostable.

Ce nouveau processus transformera non seulement le développement futur du textile, mais aussi la recherche sur le patrimoine culturel. Alors que les civilisations du monde entier créent des textiles durables et durables depuis l'Antiquité, la plupart de ces techniques anciennes ont été perdues.

"Notre équipe collabore actuellement avec des scientifiques du Metropolitan Museum of Art pour développer une base de données d'études de conservation pour les artefacts de leurs collections du patrimoine culturel et pour comprendre le mécanisme derrière le bronzage historique du cerveau et des organes", a déclaré Schiros, professeur agrégé de science des matériaux au Fashion Institute of Technology et chercheur associé adjoint au MRSEC de Columbia.

Bouclant la boucle du design moderne, les chercheurs ont créé une paire de baskets en biocuir microbien teint naturellement en collaboration avec Public School NY. Les baskets font partie d'une exposition, Towards a Circular Society:Learning from Nature, actuellement présentée à la Wyss Academy for Nature de l'Université de Berne. Ils seront également présentés dans une exposition distincte au Musée des beaux-arts de Montréal.

Cette nouvelle étude s'appuie sur la refonte réussie par les chercheurs de la fabrication à travers le prisme des biomatériaux et de l'économie circulaire, y compris deux startups issues de leurs laboratoires, Algiknit, qui fabrique des biofibres à base de varech, et Werewool, qui a créé une plate-forme pour la haute -des fibres textiles régénératives performantes avec une couleur et une fonction programmées par l'ADN, telles que l'étirement ou l'imperméabilité, fournies par des protéines modifiées.

Grâce à leurs réalisations dans l'exploitation du pouvoir des microbes et le développement de techniques de transformation vertes inspirées du paléo, Lu et Schiros s'attendent à ce que la biofabrication joue un rôle essentiel pour faciliter la transition vers une économie plus durable. MC propose une plate-forme d'ingénierie modulaire pour les matériaux régénératifs hautes performances avec diverses applications, de l'ingénierie tissulaire aux batteries, à l'électronique, aux biocapteurs et à la dépollution, que les chercheurs continuent d'explorer.

Schiros pense que la large applicabilité de leurs recherches n'est peut-être qu'une question de temps. Elle a ajouté que "l'approche de biofabrication développée ici peut inciter et accélérer un changement de paradigme vers une économie circulaire des matériaux, essentielle aux objectifs climatiques mondiaux et au développement durable". + Explorer plus loin

La quête d'alternatives durables au cuir