Produzione di massa di polimeri proteici per fibre, filati e tessuti
Spiber Inc. (Tsuruoka City, Yamagata Prefecture, Japan) è un’impresa biotecnologica fondata da Kazuhide Sekiyama (Direttore e Ufficiale Esecutivo) e Junichi Sugahara (Direttore e Rappresentante Esecutivo) nel 2007.
Le proteine sono macromolecole (polimeri) biologiche di dimensioni e proprietà variabili, costituite da migliaia di catene lineari di amminoacidi diversi. Per esempio, i capelli, la pelle, le unghie, i muscoli, l’insulina e gli anticorpi hanno tutti un aspetto diverso, nonché caratteristiche e funzioni molto diverse, ma sono tutti principalmente costituiti da proteine.
Spiber dispone della tecnologia per progettare sequenze di amminoacidi (cioè per progettare il DNA che codifica tali sequenze) per applicazioni specifiche, e questo permette di produrre una varietà di materiali utili a soddisfare esigenze diverse. Lo sviluppo dei materiali proteici strutturali Brewed Protein™, nella quale è impegnata Spiber, si inserisce nella sua più ampia missione aziendale di contribuire alla realizzazione di un benessere sostenibile.
La proteina strutturale “Brewed Protein™” di Spiber
I materiali Brewed Protein™ sono fibre, resine, pellicole e altri tipi di materiali a base vegetale coltivati in laboratorio, che vengono prodotti attraverso la fermentazione microbica (brewing).
Questa tipologia di materiali viene prodotta utilizzando la piattaforma tecnologica di proprietà di Spiber, che consente la progettazione personalizzata e l’ingegneria molecolare di polimeri proteici ispirati alla natura.
Questi materiali possono offrire soluzioni alternative a una vasta gamma di materiali convenzionali di origine animale, vegetale e sintetica, utilizzati per altrettante finalità, tra le applicazioni tessili per l’industria dell’abbigliamento.
I materiali Brewed ProteinTM di Spiber sono disponibili per l’acquisto come fibre, filati e tessuti. Le fibre possono essere filate al 100% o mescolate con cashmere, lana e una varietà di altri materiali per ottenere effetti diversi.
La materia prima principale utilizzata da Spiber per la produzione di materiali Brewed Protein™ sono gli zuccheri ottenuti da prodotti agricoli come canna da zucchero e mais. In futuro, tuttavia, l’obiettivo è quello di modificare i materiali utilizzati, ricorrendo a materie prime alternative, e, in particolare, utilizzando rifiuti agricoli, come ad es. la bagassa (residuo del processo di macinazione e spremitura della canna da zucchero), e rifiuti provenienti da settori dell’abbigliamento, come i tessuti di scarto non utilizzati.
Scala di produzione in crescita
Il primo impianto Spiber di produzione di massa di polimeri proteici è entrato in funzione nel 2022 in Tailandia, nella provincia di Rayong, in Tailandia.
La produzione è destinata ad aumentare, nei prossimi anni, fino a diverse centinaia di tonnellate all’anno.
Inoltre, la società, insieme al partner ADM, sta costruendo un secondo impianto di produzione di massa in Iowa, USA, che dovrebbe entrare in funzione tra qualche anno.
La produzione massima sarà di diverse migliaia di tonnellate all’anno.
Il polimero proteico prodotto in Tailandia viene attualmente spedito in Giappone per essere filato in fibre.
Le stime LCA di pre-produzione si basano sull’impianto di polimeri di Spiber in Tailandia e sull’impianto di filatura delle fibre in Giappone, ipotizzando l’uso di energia elettrica rinnovabile e il funzionamento a pieno regime degli impianti.
Spiber è impegnata nello sviluppo di un sistema rigenerativo e circolare attraverso l’implementazione di un ecosistema di circolazione della biosfera dei materiali industriali, in cui i prodotti realizzati con materiali biobased e biodegradabili vengono raccolti a fine utilizzo e ritrasformati in sostanze nutritive (ad esempio, cellulosa in glucosio, proteine in aminoacidi) per la fermentazione e la produzione di prodotti di fermentazione, tra cui i materiali Brewed Protein™
Impronta ambientale della fibra Brewed Protein™
Di seguito sono riportati i punti salienti di uno studio di valutazione del ciclo di vita (LCA), che ha quantificato e confrontato il potenziale di performance ambientale delle fibre Brewed Protein¹ di Spiber con le fibre di cashmere² della Mongolia e di lana merino australiana.
Rispetto alla produzione di cashmere, la produzione di fibre Brewed Protein può causare:
Questo studio LCA cradle-to-gate⁷ è stato realizzato da Spiber insieme a EarthShift Global, società di consulenza leader nel campo della LCA e della sostenibilità, ed è stato sottoposto a revisione critica da parte di un gruppo di tre esperti indipendenti in conformità agli standard ISO 14040 e 14044 per l’asserzione comparativa e la divulgazione al pubblico.
Il potenziale impatto ambientale del piano di produzione di fibre di Brewed Protein è risultato significativamente inferiore a quello delle fibre da cachemire e da lana merino, grazie al minimo impatto ambientale dei fattori di produzione di Brewed Protein (principalmente colture vegetali ed elettricità rinnovabile) rispetto all’allevamento di bestiame necessario per la produzione delle altre fibre.
Note
- I valori LCA delle fibre Brewed Protein sono stime pre-produzione basate su input, output e processi futuri dellʼimpianto di polimeri Spiber in Tailandia e dellʼimpianto di filatura delle fibre in Giappone, ipotizzando lʼutilizzo di energia elettrica rinnovabile e il funzionamento a pieno regime degli impianti.
- I valori del cashmere e della lana merino utilizzano i fattori di allocazione PEF applicati ai co-prodotti.
- IPCC AR5 GWP100, incluso il feedback del cambiamento climatico, escluso il carbonio biogenico [kg CO2].
- Centro di Scienze Ambientali dell’Università di Leiden (CML). 2013. Linea di base CML-IA. Potenziale dieutrofizzazione (EP) [kg fosfato eq.].
- ReCiPe 2016 v1.1 Midpoint (H)-Uso del suolo [m2 di colture annuali eq.-y].
- Impronta ambientale 3.0. EF 3.0 Metodo della scarsità d’acqua. [m3 eq. mondiale].
- Questo studio si basa su condizioni al contorno “dalla culla al cancello” che coprono gli impatti di tutte le attività a partire dall’estrazione delle risorse dalla natura (la culla) fino alla spedizione delle fibre dal cancello della fabbrica. Gli impatti della fase d’uso e del fine vita sono sono ipotizzati uguali per tutti e tre i materiali e quindi esclusi da questo studio comparativo.
