علم چرم‌های نسل جدید: مقایسه چرم قارچی (مایسلیوم)، گیاهی و چرم سنتی گاوی

یک ژاکت چرمی نو یا یک جفت بوت دست‌ساز تازه از جعبه درآمده، وزن حسی متمایز و سنگینی دارد. بوی خاک و تانن می‌دهد، مقاومتی خشک که نوید می‌دهد در طول سال‌ها استفاده، نرم شده و دقیقاً به فرم بدن شما درخواهد آمد. قرن‌هاست که پوست حیوانات پادشاه بلامنازع مواد لوکس و کاربردی بوده است. نفس می‌کشد، کش می‌آید و پتینه‌ای غنی پیدا می‌کند که داستان استفاده از آن را روایت می‌کند. اما این روند عاشقانه پیری، هزینه‌ای زیست‌محیطی سرسام‌آور را پنهان می‌کند که صنایع مد و خودروسازی مدرن به شدت در تلاشند تا از آن فرار کنند.

نادیده گرفتن محاسبات مربوط به چرم سنتی گاوی دشوار است. بر اساس ارزیابی‌های جامع چرخه عمر، تولید تنها یک متر مربع چرم گاوی فرآوری‌شده، تقریباً ۲۲.۴۸ کیلوگرم دی‌اکسید کربن معادل تولید می‌کند. ردپای آب نیز به همان اندازه عظیم است؛ با در نظر گرفتن نیازهای آبی و خوراک دام در طول عمر، تا ۱۷,۰۰۰ لیتر آب برای هر متر مربع نیاز دارد. علاوه بر این، فرآیند دباغی – آن کیمیای شیمیایی که مانع از تجزیه پوست می‌شود – اغلب متکی به فلزات سنگینی مانند کروم است که می‌تواند به آبراه‌ها نفوذ کرده و باعث تخریب شدید محیط زیست در مراکز تولید شود.[4]

برای دهه‌ها، تنها جایگزینی که به مصرف‌کنندگان آگاه ارائه می‌شد، «چرم وگان» بود. اما این اصطلاح عمدتاً یک پیروزی بازاریابی بود که واقعیتی پتروشیمیایی را پنهان می‌کرد. چرم وگان سنتی اساساً یک کیسه پلاستیکی است که به شکل کیف دستی دوخته شده است. این ورقه‌های مصنوعی که از پلی‌وینیل کلراید (PVC) یا پلی‌اورتان (PU) ساخته شده‌اند، نفس نمی‌کشند، پتینه نمی‌گیرند و به ترک خوردن و پوسته‌پوسته شدن پس از تنها چند فصل استفاده مداوم مشهورند. بدتر اینکه، میکروپلاستیک‌ها را منتشر می‌کنند و قرن‌ها در محل‌های دفن زباله باقی می‌مانند و مشکل رفاه حیوانات را با بحران سوخت فسیلی و آلودگی معاوضه می‌کنند.[5]

اکنون وارد دوران مواد «نسل جدید» می‌شویم، بخشی از علم مواد که به سرعت در حال پیشرفت است و مصمم است چرمی بهتر را از خود زمین پرورش دهد. ابتکار نوآوری مواد (Material Innovation Initiative)، یک ردیاب پیشرو در صنعت، در حال حاضر بیش از ۱۴۰ شرکت را زیر نظر دارد که برای جایگزینی گاو در رقابت هستند. این نوآوران توسط صدها میلیون سرمایه خطرپذیر حمایت می‌شوند و با خانه‌های لوکسی مانند هرمس (Hermès) تا استلا مک‌کارتنی (Stella McCartney)، و همچنین غول‌های خودروسازی مانند ولوو (Volvo)، برای تجاری‌سازی پارچه‌های زیست‌پایه‌ای که ظاهر، حس و عملکردی شبیه به چرم واقعی دارند، همکاری می‌کنند.

این رقابت عمدتاً حول دو مسیر بیولوژیکی متمایز متمرکز شده است: کامپوزیت‌های گیاهی و مایسلیوم قارچی. چرم‌های گیاهی از جریان‌های ضایعات کشاورزی – مانند برگ آناناس، تفاله سیب از صنعت آبمیوه، یا کاکتوس نوپال – برای ایجاد یک پارچه انعطاف‌پذیر استفاده می‌کنند. از سوی دیگر، چرم‌های مایسلیوم در مزارع عمودی با کنترل آب و هوا، با استفاده از ساختارهای متراکم و ریشه‌مانند قارچ‌ها رشد داده می‌شوند. هر دو رویکرد نوید کاهش چشمگیر ردپای کربن و آب کمد لباس ما را می‌دهند، اما آن‌ها معمای ساختاری چرم را به روش‌های اساساً متفاوتی حل می‌کنند.

چالش اصلی مهندسی برای هر دو گروه، بازتولید معماری میکروسکوپی پوست حیوانات است. چرم گاوی سختی افسانه‌ای خود را از یک ماتریس پیچیده، سه‌بعدی و متصل به هم از پروتئین‌های کلاژن به دست می‌آورد. با این حال، گیاهان برای ساختار به سلولز متکی هستند، در حالی که قارچ‌ها به کیتین (همان پلیمر سختی که در پوست خرچنگ یافت می‌شود) متکی هستند. نه سلولز و نه کیتین به طور طبیعی بافت متراکم و چندجهته کلاژن را تشکیل نمی‌دهند. برای اینکه برگ آناناس یا ریشه قارچ مانند پوست گاو عمل کند، دانشمندان مواد باید این بلوک‌های ساختاری بیولوژیکی را مجبور کنند که به روش‌های کاملاً جدیدی رفتار کنند.

کامپوزیت‌های گیاهی با استخراج الیاف سلولزی، فرآوری آن‌ها به صورت پودر ریز یا یک شبکه نبافته، و سپس چسباندن آن‌ها به یکدیگر، این چالش را حل می‌کنند. این یک فرآیند بسیار کارآمد است که از موادی استفاده می‌کند که در غیر این صورت سوزانده شده یا رها می‌شدند تا بپوسند. به عنوان مثال، چرم کاکتوس برای تولید هر متر مربع تنها به ۲۰ لیتر آب نیاز دارد که یک پیروزی بزرگ در حفظ منابع نسبت به دامداری است. ماده حاصل بسیار یکنواخت، به طور طبیعی مقاوم در برابر آب است و رنگ را به زیبایی می‌پذیرد، و آن را به یک انتخاب فوری برای کالاهای چرمی کوچک و لوازم جانبی تبدیل می‌کند.[3]

اما چرم‌های گیاهی یک راز ساختاری را در خود پنهان کرده‌اند: چسباننده. برای دستیابی به استحکام کششی و انعطاف‌پذیری لازم برای تحمل سایش روزمره، این الیاف سلولزی باید به هم چسبانده شوند. در حال حاضر، این چسب تقریباً همیشه پلی‌اورتان است. برگه‌های داده فنی برای چرم‌های گیاهی پیشرو نشان می‌دهد که محصول نهایی می‌تواند حاوی ۶۵ تا ۸۰ درصد رزین مصنوعی PU باشد. اگرچه محتوای زیست‌پایه، وابستگی کلی به نفت خام بکر را کاهش می‌دهد، اما ادغام سنگین پلاستیک به این معنی است که این مواد کاملاً زیست‌تخریب‌پذیر نیستند و از بسیاری جهات، مانند چرم‌های وگان مصنوعی گذشته رفتار می‌کنند.[3][5]

مایسلیوم رویکردی کاملاً متفاوت و ارگانیک‌تر را در پیش می‌گیرد. شرکت‌های بیوتکنولوژی به جای مخلوط کردن الیاف با یک چسباننده مصنوعی، محیط رشد قارچ‌ها را دستکاری می‌کنند. با کنترل رطوبت، دما و منابع غذایی (اغلب خاک اره کشاورزی)، دانشمندان رشته‌های قارچی، معروف به هیف‌ها، را ترغیب می‌کنند تا در حین رشد، محکم در هم تنیده شوند. در طول چند هفته، مایسلیوم یک حصیر متراکم و در هم بافته تشکیل می‌دهد که از نظر ساختاری شبکه کلاژن پوست حیوانات را تقلید می‌کند. پس از برداشت، این حصیر دباغی و فشرده می‌شود تا به یک ورقه انعطاف‌پذیر تبدیل شود.[2]

معیارهای زیست‌محیطی برای مایسلیوم فوق‌العاده است. ارزیابی‌های چرخه عمر نشان می‌دهد که چرم مایسلیوم درجه یک، تنها ۲.۷۶ کیلوگرم دی‌اکسید کربن معادل در هر متر مربع تولید می‌کند – کاهشی ۸۷ درصدی نسبت به چرم گاوی. این ماده به استحکام کششی قابل قبولی بین ۵ تا ۱۵ مگاپاسکال دست می‌یابد که آن را برای کفش و پوشاک مناسب می‌سازد. با این حال، مایسلیوم خالص به شدت زیست‌تخریب‌پذیر است، که برای ژاکتی که قرار است در برابر طوفان باران مقاومت کند، یک نقطه ضعف محسوب می‌شود. برای جلوگیری از تجزیه یا ساییدگی زودرس، بسیاری از تولیدکنندگان همچنان یک پوشش نازک PU مصنوعی روی آن اعمال می‌کنند، اگرچه ماتریس اصلی بدون پلاستیک باقی می‌ماند.[1][2]

انتخابی که طراحان و مصرف‌کنندگان با آن روبرو هستند، دیگر یک دوگانگی ساده بین ظلم به حیوانات و آلودگی پلاستیکی نیست. این یک ماتریس پیچیده از بده‌بستان‌هاست. آیا شما کمترین ردپای کربن مطلق، حذف دامداری، کاهش پلاستیک‌های بکر، یا تضمین اینکه محصولی دهه‌ها در برابر اصطکاک سنگین دوام بیاورد را در اولویت قرار می‌دهید؟ با گسترش اقتصاد زیستی، تعریف یک ماده «پایدار» از یک شعار بازاریابی به یک واقعیت ساختاری بسیار کمی‌سازی شده در حال تغییر است.

پیمایش در این چشم‌انداز جدید مستلزم آن است که فراتر از کمپین‌های پر زرق و برق را ببینید و برگه‌های داده فنی را بررسی کنید. یک کیف پول چرم کاکتوس ممکن است هزاران لیتر آب صرفه‌جویی کند، اما عمر آن به اندازه یک کیف اداری چرم گاوی تمام‌دانه نخواهد بود. یک ژاکت مایسلیوم نشان‌دهنده پیشرفته‌ترین علم مواد کم‌کربن است، اما برای محافظت از سطح خود به نگهداری دقیق نیاز دارد. درک این مواد به عنوان آنچه واقعاً هستند – کامپوزیت‌های مهندسی شده از طبیعت و شیمی – تنها راه برای انجام یک سرمایه‌گذاری آگاهانه در آینده کمد لباس شماست.