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培养皿中用细菌染色的丝绸小样 |
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晾晒用细菌染色的有机丝绸 |
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丝织品在细菌中暴露34天后的样子 |
时装行业光鲜亮丽的背后，存在许多鲜为人知的隐忧：服装垃圾堆积如山，服装生产原料不可再生，印染纺织过程污染大，棉花种植消耗全球约25%的杀虫剂……目前，研究人员正在把目光转向用活生物体制成的新兴环保服装面料，这种面料不仅可以生物降解，而且不浪费无污染。
广州日报全媒体记者温俊华 编译
当一件衣服过时或穿坏时，通常会被扔到垃圾桶——美国环境保护署的数据显示，2014年在美国产生的所有城市固体垃圾中，服装垃圾占9%。事实上，时装行业光鲜亮丽的背后，存在许多鲜为人知的隐忧：除了堆积如山的垃圾外，原料生产和印染纺织过程对环境的危害也逐渐引起关注。比如，今天的许多服装都是用塑料制的丙烯酸、尼龙或聚酯线织成的，所有这些材料都属于化学制品，不可生物降解；棉花的大规模种植消耗了全球约25%的杀虫剂和大量宝贵的水资源；聚酯纤维依赖于石油和天然气等不可再生能源，而棉花和聚酯纤维恰恰是全球纺织业中最常用的两种原料。
幸运的是，目前，一些研究人员正在把目光转向天然材料，试图解决时装行业的浪费和污染问题。他们在技术上不断创新，使用活生物体制成一种新兴环保面料，这种面料不仅可以生物降解，而且不浪费无污染。
海藻纤维做衣服
研究人员认为，未来的一些服装可由活生物体制成，这些活生物体包括活细菌、藻类、酵母、动物细胞、真菌等。其中，纽约市时装技术学院助理教授席罗斯和同事组成的团队用藻类制出一种类似纱线的纤维，这种纤维可用碎昆虫壳等非化学颜料进行染色，然后编织成服装。
席罗斯介绍，制作藻类纱线有3个步骤：首先，从巨藻（一种多细胞藻类）中提取出一种叫作海藻酸盐的糖，并将其碾成粉末；然后，海藻酸盐粉被转化成一种水基凝胶，并在其中加入以植物为基础的颜色（如胡萝卜汁）；最后，水基凝胶被挤压成长条形的纤维，编织成织物。
中国材料科学家也曾指出，藻类纤维具有天然的防火性能，能减少添加有毒阻燃剂。且藻类的生物降解速度比棉花快，它们的生长不需杀虫剂或大面积的土地。相关生物原料可生长到适合模具的大小，不会产生多余材料，有望缓解浪费。
2016年，席罗斯与同事合作赢得“生物设计挑战赛”冠军后，共同创办一家公司，希望有朝一日能够大规模生产海藻纤维服装。
细菌“种出”婴儿鞋
席罗斯还探索过利用细菌来种植服装材料：2017年，她指导学生用液体细菌培养物、真菌和可降解垃圾培育出一双婴儿穿的鹿皮鞋。
这种细菌长成了一块纤维状的“生物皮革”垫子，最后填满了一只鞋形的模子，形成了一个完整的鞋履，学生们用废弃菠萝中提取的纤维将鞋履缝合在一起做成鞋子。后来，他们用鳄梨种子和靛蓝树叶做染料，给鞋子上色，并在鞋里嵌入胡萝卜种子，然后晾干。
“这种方法在生产阶段就消除了浪费。”席罗斯说，由于这种鞋子是可降解的，而且含有种子，“当你的孩子长大了，鞋子不合脚了，你可以把鞋子埋在地里，为孩子再‘种’一双鞋。”
细菌充当天然染料
生物面料制作的服装还可以使用细菌充当天然染料。据瑞典化学品管理局称，商业纺织印染材料中有大约3500种人造化学品，其中5%对环境具有潜在危险，包括铅和石油等物质；成品衣物中有约2400种人造化学品，其中10%可能对人类健康产生危害。
使这些着色剂黏附在织物上通常还需要使用有毒的溶剂、固化剂、盐和大量的水。暴露在这些染料中的实验室动物表现出不良的健康影响，包括过敏反应以及生殖和生长问题。美国环保署宣布，一种常用的服装染料成分联苯胺及其衍生物“被合理预期为人类致癌物”，欧盟禁止进口含有这种物质的染料以及其他所谓的“偶氮”染料。
细菌天然染料可能有助于减轻染料污染问题。Kukka纺织品和设计工作室老板卢茨曼首先把生物面料高压灭菌，以防止污染，然后将充满细菌养分的液体培养基倒在纺织品上，最后将浸泡过的纺织品暴露于细菌中，并将其放置在温控室内三天，完成染色。
据介绍，细菌染料可以应用于各种颜色和图案，安全无毒，而且制造过程中所需水分将至少减少20%。
挑战：耐磨性低 成本高
到目前为止，这些无害生态环保的纺织品主要限于实验室、科学竞赛和高级时装T台。在实际生产应用中，生物面料纺织品仍然存在重大挑战。
席罗斯说，生产足够耐受正常磨损的生物面料是一个主要挑战。为了克服这一问题，席罗斯用传统技术处理面料——比如用烟熏而不是化学物质来晒黑——据介绍，这种方法会使生物皮革更有强度，更耐水。
其次，生物面料成本过高是另一大挑战。例如，一款细菌染色丝巾售价约为139美元（约955元人民币），而类似的传统染色丝巾价格仅为10美元（约68元人民币）。生物设计实验室和创意研究机构Faber Futures的创始人吉萨说：“与围绕可再生能源的争论类似，成本竞争不仅依赖于可靠的科学和有效的技术，还需要通过政府补贴和研发投资来实现。”
“让生物面料服装进入消费市场可能需要一段时间。但是，如果生产规模可以扩大，其好处将超过挑战——蛋白质或糖类纤维是自然可降解的，自然知道如何循环利用它们。”美国先进纤维技术研究中心主任、宾夕法尼亚州立大学工程学教授德米里尔表示。
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