生物发酵制成的丝纤维如何颠覆纺织行业

Fabric, which could be produced with bio-fermentation
Bio-fermentation can produce realistic 'animal' fibres to create fabrics like wool and silkImage: AMSIlk
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  • 市场对可持续的新一代材料有着旺盛需求,这类材料对全球供应链和稀缺自然资源的依赖较低。

  • 一种以人造丝蛋白为基础的创新材料,为传统蚕丝提供了可持续且坚韧的替代品。

  • 人工智能驱动的蛋白质工程和精准生物发酵技术能够实现可持续、可规模化的新一代材料生产。

我们亟须开发高性能、环境友好且对全球供应链和稀缺自然资源依赖较低的新一代材料。真正的材料创新要求创造环境影响最小、兼具性能与韧性的产品。近三分之二(64%)的材料创新公司专注于替代皮革,但针对其他动物源材料的创新同样迫切。根据材料创新倡议(MII)的数据,替代纤维在新一代材料市场中的份额不足1%,凸显出巨大的增长机遇。

考虑到时尚行业对皮革产品的巨大需求,聚焦替代皮革是可以理解的。但丝绸、羊毛和毛皮等其他动物源材料呢?替代纤维有限的市场份额凸显了材料创新多元化的必要性。将关注范围拓展至皮革以外,企业便能提供更多应用选择、开拓新的市场机遇,同时应对当今迫切的可持续发展挑战。

如今,新技术正逐渐成为应对传统动物源材料所带来挑战的变革性方案,人们不必再饲养动物以获取纤维。先进的生物技术工艺能够仿照自然生物系统制造材料,无需动物参与。

人造丝为传统蚕丝提供可持续替代方案

这一领域的先行者之一,是利用丝蛋白制成的实验室培育材料。这种以人造丝蛋白为基础的创新材料,为传统蚕丝及其他动物源材料提供了可持续、高性能的替代品。通过生物技术,生产过程借助微生物将植物来源的碳转化为复杂的丝蛋白。

最初,人们希望利用丝蛋白制造仿丝材料,但这项技术的潜力远不止于此。丝蛋白在分子层面具有可调适性,这意味着其特性可以改变,并针对目标应用进行定制。以生物制造丝蛋白为基础的材料,既可以轻质,也可以坚固耐用;这种多功能性使其适用于纺织品、涂层和汽车行业。未来,这些材料有望应用于众多行业。目前已确定50多种跨行业潜在应用,可为多个领域提供长期解决方案,未来还会不断增加。

AMSilk 独立开展的从摇篮到工厂大门的生命周期分析显示,与传统动物源纤维相比,生物技术生产的丝在生产阶段造成的环境影响不到总体环境影响的20%。这与传统蚕丝生产形成鲜明对比:由于涉及广泛的农业活动,其环境负担显著更高,而且还可能存在虐待动物的情况。

传统羊毛生产耗水、耗地,而用于制造外观和手感与羊毛高度相似的替代品的生物制造丝,环境影响则低得多。其生产过程效率更高,无需为饲养动物占用大片土地,也不需要用水灌溉土地。使用可再生能源还能进一步提升生产过程的可持续性,减少对气候变化的影响。此外,生物制造丝可完全生物降解,有助于循环利用材料并减少废弃物。

这家公司正在利用细菌生产蜘蛛丝。
这家公司正在利用细菌生产蜘蛛丝。
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替代材料已具备规模化生产条件

直到最近,制造可持续替代材料还意味着必须在价格和性能之间作出取舍。然而,微生物不断进化;随着新菌株的开发,它们已变得更加强大、高效。如今,这些技术已不再局限于小众市场,能够服务全球大规模市场。新一代材料领域的独角兽企业和创新者依靠经验丰富的工业企业,在大型发酵园区进行生产,从而确保这些创新成果能按照行业标准制造,同时保持有吸引力的价格。蛋白质质量的提升也起到了推动作用。最初,人们希望模仿天然蛋白质;如今,借助人工智能可以对蛋白质进行工程设计,使其更强韧、性能更出色。

因此,采用生物制造材料有望凭借可规模化、高利润率的解决方案,满足全球市场需求,重新定义高性能材料的未来。人工智能驱动的蛋白质工程和精准生物发酵技术能够生产新一代材料,兼具工业化规模生产能力、卓越性能和显著更低的资源消耗。

这项技术有望改造全球材料市场中多达50%的份额,并立即应用于纺织纱线、快速消费品、汽车、农业和食品包装等行业;这些行业需求巨大,增长势头强劲。

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