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Biofabrikation
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TEXCYCLE #2

Biofabrikation

Texcycle ist eine Artikelreihe rund um die textile Wertschöpfungskette, in der Materialien, Techniken und Systeme vorgestellt werden, mit deren Hilfe ein vollständiger Kreislauf geschaffen werden kann. Den Anfang machte ein Artikel zum Thema Rohstoffe – heute schauen wir uns an wie natürliche Polymere, Mikroben und DNA manipuliert werden können, um alternative, biologisch abbaubare und menschengemachte Fasern herzustellen.

Kleines Faser-Know How
Fasern, egal ob natürlich oder synthetisch, bestehen aus Polymeren: lange, sich wiederholende Molekülketten. Bei Wolle bestehen diese Molekülketten aus Cellulose, einem Kohlehydrat. Weiße Seide, Wolle und Lederfasern bestehen aus den Proteinen Fibroin, Keratin und Kollagen. Syntethische Polymere sind immer menschengemacht und basieren beinahe ausschließlich auf Erdöl. Außerdem wird zwischen Stapel- und Filamentfasern unterschieden. Die meisten natürlichen Fasern, wie Baumwolle und Wolle, bestehen aus kürzeren Stapelfasern unterschiedlicher Längen, wohingegen Seide und synthetische Materialien aus langen, zusammenhängenden Filamentfasern bestehen. Diese können zerteilt und somit zu Stapelfasern werden.

Erneuerte Fasern
Cellulose ist der Hauptbestandteil von Pflanzenzellwänden und die ergiebigste Form natürlicher Polymere auf der Welt – jedoch sind nicht alle Pflanzenfasern gleich aufgebaut. Anders als Baumwolle, sind die Markfasern von Holz und Bambus zu hart und zu kurz für die Textilverarbeitung, jedoch können die Cellulosepolymere durch chemische Vorgänge zu einer viskosen Flüssigkeit aufgelöst werden. Diese kann daraufhin durch eine Spinndrüse gepresst werden, so dass Filamentfasern entstehen, die, sobald sie ausgehärtet sind, zu Textilien verarbeitet werden können.

Kunstseide oder Viskose ist der übergeordnete Namen für erneuerte Zellulosefasern und, obwohl sie biologisch abbaubar sind, sind sie je nach Chemikalien und Prozessen, die für die Herstellung genutzt werden, mehr oder weniger Umweltfreundlich als andere. Tencel, eine Form von Lyocell vom österreichischen Faserhersteller Lenzing, wird aus organischem, nachhaltig erwirtschaftetem Holz in einem geschlossenen Kleislaufsystem hergestellt, bei dem Wasser und chemische Lösemittel mit einer Wiederverwendungsrate von über 99% erneut genutzt werden. 

Ein ähnlicher Prozess kann zur Herstellung von erneuerten Proteinfasern, aka azlon, genutzt werden. Hierfür werden Proteine aus Milch, Mais, Erdnüssen oder Sojabohnen genutzt. Erneuerte Zellulose- oder Proteinfasern existieren seit einem guten Jahrhundert. Im letzten Jahrzehnt haben das finnische Unternehmen Spinnova und das deutsche StartUp Qmilk die ersten patentierten Spinnprozesse entwickelt, mit deren Hilfe die Zellulose aus Holzzellstoff und Kasein von entrahmter Milch ohne den Einsatz von schädlichen Chemikalien zu textilen Fasern verarbeiten werden können.

Leder aus dem Labor
Durch künstlich hergestelltes Leder wird keinem Tier mehr geschadet. Es dämmt zudem den Bedarf an Viehzucht zur Lederproduktion ein, was Zeit und Ressourcen spart – außerdem kommt es der Umwelt zugute, da somit die Entstehung von Treibhausgasen verringert wird. Leder besteht aus Kollagen, das häufigste Protein im Körper von Säugetieren. Ohne den Gebrauch jeglicher tierischer Derivate hat es Modern Meadow aus New York geschafft, einen Hefestamm zu erzeugen, welcher Kollagen durch Fermentation herstellen kann (vergleichbar mit der Herstellung von menschlichem Insulin zur Behandlung von Diabetes).

Das biofabrizierte Material Zoa™ von Modern Meadow kann als ein von Leder inspiriertes Material zusammengesetzt werden, welches, neben anderen Möglichkeiten der Formgebung, in eine Form gegossen werden kann. Somit kann auf Nähte verzichtet werden. Zudem dauert die Herstellung im Labor nur zwei Wochen. In San Francisc züchten währenddessen VitroLabs BioFur Felle und Leder aus Stammzellen, während Provenance Biofabrics versucht Kollagen zu exotischen Bio-Häuten zu formen.

Spinnenseide
Eins der stärksten Materialien der natürlichen Welt, Spinnenseide, ist nach Dichte etwa fünf mal so stark wie Stahl und zugleich flexibler als Gummi. Anders als bei fügsamen Seidenraupen ist es eine Herausforderung Spinnen in einem industriellen Maßstab zu kultivieren: sie benötigen reichlich Raum um ihre Netze zu spinnen, zudem neigen sie zu territorialem Verhalten und zu Kannibalismus.

Die Art und Weise wie Spinnen Seide herstellen ist nicht unähnlich zu der Art und Weise wie Säugetiere Milch herstellen. 2001 hat Nexia Biotechnologies in Kanada beschlossen das Seidenspinngen einer Spinne in Ziegen-DNA zu integrieren, um eine transgene „Spinnenziege“ zu erschaffen, die spinnenseidenproteinhaltige Milch gibt. Seidenraupen wurden ebenfalls bereits genetisch modifiziert um die Monster und Drangon Silks von Kraig Biocraft Laboratories zu erzeugen: hypride Spinnen-Seidenraupen-Fasern, die das US Militär zu kugelsicheren Westen verarbeitet.

Kürzlich und eher veganerfreundlich wurden die synthetische Spinnenseiden AMSilk von Biosteel (Deutschland), Bolt Threads von Microsilk (Kalifornien) und Spiber von Qmonos (Japan) entwickelt. Diese neu kombinierten spinnseidenen Proteine werden in großen Mengen durch Fermentation in Hefe und Bakterien hergestellt – ähnlich wie das Bio-Leder Zoa. Das flüssige Seidenprotein wird extrahiert und durch den eben beschriebenen Vorgang zu Textilien gesponnen. Adidas, The North Face, Omega und Stella McCartney sind Beispiele für Marken die bereits syntethische Spinnenseide nutzen.

Moralische Fasern
Vom moralischen Gesichtspunkt der Genmanipulation bis hin zu potentiell riskanten Quellen von biotechnischem Abfall müssen die ökologischen, sozialen und ökonomischen Auswirkungen dieser neuen Technologien gewissenhaft abgewägt werden um die Entstehung neuer Probleme in der Zukunft vorzubeugen. Um eine wachsende Weltbevölkerung einkleiden zu können muss sich die Textilproduktion effizienter werden. Verantwortungsvolle Biofabrikation ist nur ein Weg zu mehr Nachhaltigkeit.

Texcycle #3: Umweltfreundliches Färben mit Bakterien, Ultraschall, Digitaldruck und mehr.

Geschrieben von Mairi Hare als Teil der Zusammenarbeit von Sourcebook GmbH und Texpertise Network.

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