Fot. Maja Czarnecka, Julia Dzierżanowska i Erfan Tabandeh z opiekunką projektu dr hab. inż. Małgorzatą Bryszewską, źródło: Jacek Szabela

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. I tak np. 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. Ten 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 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 dwa 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 – w pełni biodegradowalny. Nie zawiera też 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 użyłoby Appleather zamiast prawdziwej lub innej sztucznej skóry.

Autorka: Ewa Chojnacka/Politechnika Łódzka