Maja Czarnecka, Julia Dzierżanowska, Jakub Jędrasik i Erfan Tabandeh, studenci Industrial Biotechnology na IFE, opracowali materiał, który jest wegańską skórą. Nazwali go Appleather.
Rozmawiamy o tym, jak przebiegała praca nad projektem realizowanym w czasie zajęć PBL, pod kierunkiem dr hab. inż. Małgorzaty Bryszewskiej z Instytutu Surowców Naturalnych i Kosmetyków na Wydziale Biotechnologii i Nauk o Żywności.
Efekty pracy studenci zaprezentują w czasie Nocy Innowacji (9.10.2021).
- Jak wyglądało poszukiwanie nowego materiału, który zaprojektowaliście w ramach zajęć PBL?
- Opiekunka naszego zespołu dr hab. inż. Małgorzata Bryszewska przekazała nam ogólny opis projektu, którego myślą przewodnią było przekształcanie resztek owoców w materiał skóropodobny. Pierwszym etapem naszych prac był „desk research”, czyli poszerzenie wiedzy przez przeszukiwanie internetu, sięganie do wyników badań oraz danych pochodzących od różnych instytucji badawczych i biznesowych. Skupiliśmy się na temacie skóry wegańskiej.
Na przykład meksykańska firma Desserto stworzyła sztuczną skórę z kaktusów. Jest ona stosowana do produkcji torebek, obuwia i odzieży. Przykładem wegańskiej skóry jest Piñatex, materiał wytwarzany z włókna liści ananasa, używany przez ponad 1000 marek na całym świecie. Udało się stworzyć wegańskie skóry na bazie kukurydzy, zboża, a nawet kwiatów.
- Zebraliście informacje na temat skór wegańskich i co dalej?
Chcieliśmy stworzyć skórę na bazie jabłek, bez użycia tworzyw sztucznych i polimerów - całkowicie wytworzoną z ekologicznych, biodegradowalnych materiałów, biomasy. Jako odbiorców tej technologii zidentyfikowaliśmy głównie firmy produkujące skóry wegańskie, takie jak Beyond Leather, Frumat, Oliver. Taki materiał budzi również zainteresowanie ekologów i wegan.
- Dlaczego jabłka?
W sezonie 2020/2021 roczna światowa produkcja jabłek szacowana była na 76,1 mln ton. Z 75 proc. tej masy pozyskuje się sok, a resztki zbiera się w postaci pulpy jabłkowej lub wytłoków. Z wytłoków można uzyskać proszek jabłkowy wykorzystywany np. na bioskóry.
- Jakie były kolejne etapy pracy, po „badaniu zza biurka”?
- Przeprowadziliśmy ankietę, z której wynikało, że pomysł wykonania skóry z jabłkowych odpadów podoba się 53,8 proc. potencjalnych użytkowników. Jak wynikało z „desk reseach”, obecnie wytwarzane skóry wegańskie zawierają jednak dodatek polimerów, dzięki czemu mają wytrzymałość zbliżoną do sztucznej czy naturalnej skóry, ale przez to nie są w pełni ekologiczne, choć tak się je często przedstawia. Szukaliśmy więc możliwości zastąpienia polimerów odpowiednikiem, który byłby biodegradowalny.
- Teraz należało wygenerować pomysły, by trafić w postawiony cel…
Rozpoczęliśmy badania nad możliwością wykorzystania w naszej technologii polimerów biodegradowalnych, które są rozkładane przez żywe organizmy, a ich produkcja nie byłaby uciążliwa dla środowiska. W efekcie „burzy mózgów” zrodził się pomysł użycia celulozy bakteryjnej będącej produktem ubocznym przy otrzymywaniu kombuczy, sfermentowanego napoju otrzymywanego ze SCOBY (Symbiotic Cultures of Bacteria and Yeast), czyli symbiotycznej kultury bakterii i drożdży. Celuloza bakteryjna wydała się nam tym, czego szukaliśmy w naszym projekcie.
Dlaczego właśnie celuloza bakteryjna?
Ma ona znacząco inne właściwości niż celuloza roślinna. Jest „czystsza”, w sensie składu chemicznego, ma większą zdolność zatrzymywania wody, a także większą wytrzymałość na rozciąganie, jest też bardziej porowata.
Jak wyglądał proces prototypowania nowego materiału?
Zakupiliśmy startery zawierające SCOBY i gotową kombuczę. Plastikowe pojemniki wypełnione mocnym naparem z herbaty czarnej z cukrem, zakupioną kombuczą i małymi kawałkami SCOBY oraz różnymi ilościami proszku jabłkowego trzymaliśmy przez 2 tygodnie z dala od słońca, w temperaturze pokojowej. Wreszcie na powierzchni pojemników otrzymaliśmy warstwę celulozy bakteryjnej, która była znacznie większa niż kawałki SCOBY początkowo w nich umieszczone. Wstępnie oczyszczoną celulozę bakteryjną potraktowaliśmy wodorotlenkiem sodu, a następnie materiał został wybielony nadtlenkiem wodoru. Obróbka końcowa polegała na nasycaniu materiału glicerolem, który pełnił rolę platyfikatora i proszkiem jabłkowym. Kolor i struktura wysuszonych próbek skóry Appleather była uzależniona od ilości dodanego proszku jabłkowego.
Przyszła pora na próby nowego materiału. Jak testowaliście opracowaną bioskórę?
W celu sprawdzenia trwałości naszej wegańskiej skóry wykonaliśmy etui na karty. Po ponad miesiącu korzystania z prototypowego produktu nie zauważyliśmy pogorszenia się jego cech użytkowych.
Jakie są główne zalety waszego materiału?
Appleather jest bardzo mocny i wytrzymały, a przede wszystkim jest w pełni biodegradowalny i nie zawiera substancji szkodliwych dla środowiska. Ponadto, materiał można łatwo barwić, co czyni go atrakcyjnym do produkcji artykułów konsumenckich.
Po pozyskaniu naszej bioskóry powtórzyliśmy ankietę, w której przedstawiliśmy jej właściwości. Tym razem ponad 74 proc. respondentów stwierdziło że użyliby Appleather zamiast prawdziwej lub innej sztucznej skóry.
