服裝污染

20 世紀(jì) 30 年代，化工巨頭 Dupont（杜邦）從石油中提煉并合成了一種全新的合成纖維物質(zhì) —— 尼龍，這是化學(xué)工業(yè)劃時代的革命性成果。尼龍由石油中的化學(xué)物質(zhì)組成，它是第一種真正的人造纖維，被廣泛應(yīng)用于服飾制作中，一定程度上革新了紡織品的面貌。

然而，正如硬幣的正反面一樣，尼龍給我們帶來便利的同時，也帶來了一系列的環(huán)境污染問題。尼龍等合成聚酯纖維包含有毒的化學(xué)物質(zhì)，會對水系統(tǒng)造成嚴(yán)重污染，甚至污染物或者有毒化學(xué)物質(zhì)會流入海洋，破壞海洋生態(tài)環(huán)境。

因此，服裝業(yè)也被視為全球僅次于石油業(yè)的最二大污染源，其中尼龍等合成纖維面料是最可惡的污染物，快時尚巨頭們則是環(huán)境污染的最大推波助瀾者。

“環(huán)?！焙汀皶r尚”似乎無法共生。

近來年，隨著可持續(xù)理念的發(fā)展和環(huán)保觀念的深入人心，國際社會加大環(huán)保力度，各國也相繼發(fā)布相關(guān)環(huán)保政策，比如說國際生態(tài)紡織品研究和檢測協(xié)會用來監(jiān)督紡織品的生態(tài)性的標(biāo)準(zhǔn) —— Oeko-TexStandard 100 開始變得日趨嚴(yán)格完善。在此大背景下，消費者更青睞符合環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展理念的服飾，一定程度上給時裝業(yè)和紡織品制造商帶來了壓力，倒逼時裝業(yè)開始尋找更加環(huán)保的解決方案。

對于環(huán)保和時尚共生這一難題，合成生物學(xué)似乎可以給出最優(yōu)解。總部位于日本的新材料公司 Spiber 就是這一領(lǐng)域的先行者，其在 2016 年推出了全球第一款合成蜘蛛絲材料?；谔烊恢┲虢z的靈感，不依賴石油化學(xué)原料，Spiber 開發(fā)了一種全新的蛋白質(zhì)材料 —— 利用微生物發(fā)酵工藝釀造蛋白質(zhì)。這種材料號稱可以與天然蜘蛛絲性能相媲美。

Brewed Protein 制備流程

Spiber 透露，這種合成蜘蛛絲材料的韌性是相同尺寸鋼的四倍，彈性可與尼龍相媲美，耐熱性表現(xiàn)良好，溫度高達 300 攝氏度，同時這種材料清潔無害并可實現(xiàn)生物降解。

現(xiàn)在，這種合成蜘蛛絲材料已經(jīng)被作為毛衣、夾克等原材料，用這種蜘蛛絲制成的衣服，柔軟、耐穿、環(huán)?？缮锝到猓芗骖櫹M者保護環(huán)境和時尚消費的需求，實現(xiàn)了“環(huán)保”和 “時尚”的和諧統(tǒng)一。

在 2019 年，Spiber 與 GOLDWIN 合作以 The North Face 品牌推出了全球首款由合成蜘蛛絲制成的戶外夾克 Moon Parka，當(dāng)時 Spiber 官宣這是全球第一件由微生物發(fā)酵產(chǎn)生的蛋白質(zhì)材料制成的外套，一時間受到了時尚行業(yè)的廣泛關(guān)注。

合成蜘蛛絲掀起下一代材料革命？

Spiber 由日本慶應(yīng)義塾大學(xué)的研究生 Kazuhide Sekiyama 等人創(chuàng)辦，他們將日本慶應(yīng)義塾大學(xué)尖端生命科學(xué)研究所研發(fā)的人工合成蜘蛛絲技術(shù)進行產(chǎn)業(yè)化落地，目前已經(jīng)擁有了 14 年制絲歷史。

Brewed Protein 蛋白質(zhì)材料

這種人工合成蜘蛛絲技術(shù)，并不是直接使用蜘蛛產(chǎn)出高強度的蛋白質(zhì)材料，而是以微生物作為生產(chǎn)工具，用其生產(chǎn)蛋白質(zhì)。這就好像平時釀酒發(fā)酵，通過微生物把一些原材料轉(zhuǎn)化成酒精一樣。

基于這一技術(shù)，Spiber 開發(fā)出了一種新型蛋白質(zhì)材料 —— Brewed Protein ，這是一種人工合成、非天然、可調(diào)控的全新蛋白質(zhì)材料。那么，這種神奇非天然的蛋白質(zhì)材料又是如何得來的呢？

Moon Parka 戶外沖鋒衣

首先，研究人員收集并分析了目前自然界中存在的各天然蜘蛛絲蛋白的 DNA 序列，之后利用生物信息學(xué)的方法，借助于大數(shù)據(jù)，得出一種自然界中不存在，但是性質(zhì)可控的蛋白質(zhì)基因;之后，將該非自然的全新蛋白質(zhì)基因轉(zhuǎn)入到微生物中，就可以利用微生物，像釀造啤酒一樣為咱們發(fā)酵出合成蛛絲蛋白了，然后這些合成蛋白織成纖維材料;這種蛋白質(zhì)材料，既繼承了天然蜘蛛絲的韌性和強度，同時又保留了纖維的舒適性、耐用性和可持續(xù)性。據(jù)了解，這是一種非常環(huán)保、安全的新型合成纖維。

開發(fā)出這種新型蛋白質(zhì)材料的 Spiber 也受到了投資方的認(rèn)可，根據(jù) Crunchbase 的數(shù)據(jù)，Spiber 共完成了 14 輪融資，其中日本纖維業(yè)巨頭豐島（Toyoshima）就是其投資方之一。

這種蛋白質(zhì)材料可以被加工成如絲綢般光滑的細(xì)絲纖維，或者像羊絨般柔軟吸汗的細(xì)紗。此外，Brewed Protein 還能加工成類似動物皮毛或者是皮革替代品，以及龜甲或者與動物龜甲相似的樹脂。

Brewed Protein 材料能產(chǎn)生與絲綢、羊絨甚至動物皮毛相似的效果，可以算得上一種全新的替代材料。

Brewed Protein 的最大的亮點在于其環(huán)保效益，由天然纖維原料發(fā)酵而來，不再依賴以石油化學(xué)為主要原料，且不會產(chǎn)生或分解為對環(huán)境有害的微塑料。Spiber 在官網(wǎng)稱，與尼龍等來自石油的人造纖維不同，所有蛋白質(zhì)纖維都是可再生材料，能夠生物降解。Brewed Protein 材料對海洋生態(tài)影響更小，同時也可以減少與使用動物纖維相關(guān)的溫室氣體排放等問題。

Spiber 稱：“Brewed Protein 新型可生物降解材料可以使服裝行業(yè)擺脫對石化和動物材料的需求，并提供可持續(xù)的解決方案?！?/p>

Spiber 還成立了專門的可持續(xù)發(fā)展團隊、可持續(xù)發(fā)展的物料生產(chǎn)流程和業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu)、內(nèi)部生物降解性測試功能和環(huán)境影響評估系統(tǒng)。

Brewed Protein 的環(huán)保效益使其在可持續(xù)發(fā)展時代大放異彩，這種全新材料能否開啟下一代材料革命？Brewed Protein 需要經(jīng)得住市場考驗、以及獲得消費者認(rèn)可，價格和產(chǎn)能在其中扮演重要角色。

2020 年 11 月，日本運動服飾制造商 Goldwin 推出了一款采用 Brewed Protein 制成的毛衣（The Sweater），其中 Brewed Protein 含量約為 30%，售價為 800 美元（5184 元），而 Spiber 與 Goldwin 推出的 Moon Parka 戶外沖鋒衣定價為 15 萬日元（9368 元）。盡管其定價相比成本已經(jīng)偏低，但是價格仍然不“親民”。

而降低價格的一大路徑就是降低合成蜘蛛絲制造成本，這是合成蜘蛛絲面臨的最大挑戰(zhàn)之一。一家美國的功能性材料研發(fā)公司 Bolt Threads 方面曾表示，與使用大腸桿菌相比，使用酵母成本更低。他們希望能將合成蜘蛛絲的成本能與高檔羊毛或自然絲綢等高級面料持平。對于消費者來說，價廉物美能吸引更多的消費者，合成蜘蛛絲的價格要與其價值相匹配。如果價格過于昂貴，消費者則更傾向于選擇價格更實惠的替代品。

Spiber 泰國工廠

產(chǎn)能供應(yīng)是合成蜘蛛絲能否廣泛應(yīng)用的又一關(guān)鍵要素，這對于 Spiber 來說也是頭等大事。經(jīng)過 15 多年的研發(fā)，現(xiàn)在 Spiber 處于批量規(guī)?；a(chǎn)的過渡轉(zhuǎn)型期。在內(nèi)部，Spiber 于 2019 年開始在泰國羅勇府建立新工廠，該工廠面積是其日本總部試驗工廠的 100 倍。預(yù)計將于 2021 年正式運作并投入商業(yè)生產(chǎn)，將負(fù)責(zé)蛋白質(zhì)發(fā)酵和純化工作，預(yù)計年產(chǎn)量將達到幾百萬噸。Spiber 媒體發(fā)言人 Ayana Nakajima 稱，泰國工廠有望將 Brewed Protein 材料的產(chǎn)量增加 100 倍。

在外部，Spiber 與美國食品加工巨頭 ADM（Archer Daniels Midland）牽手，Spiber 將充分利用 ADM 現(xiàn)有的工廠和發(fā)酵技術(shù)方面的深厚積累，最終將其產(chǎn)能提高 1000 倍。2020 年底，Spiber 完成 250 億日元新一輪融資，用于其與 ADM 的聯(lián)合項目 —— 建立位于美國愛荷華州的大型 Brewed Protein 聚合物生產(chǎn)工廠。

Spiber 還與日本時裝設(shè)計師品牌 Sacai、高定設(shè)計師品牌 Yuima Nakazato（中里唯馬）等進行合作。（注：Sacai 是日本中生代設(shè)計師品牌中的佼佼者）

通過與眾多設(shè)計師、多家頂級公司達成合作，Spiber 正在推動蛋白質(zhì)生物材料進入新的發(fā)展階段。

多領(lǐng)域應(yīng)用潛力

Spiber 的首席執(zhí)行官兼創(chuàng)始人 Kazuhide Sekiyama 曾在 TEDxTokyo 演講中指出：化學(xué)纖維幾乎用于我們周圍的所有事物，并支持我們的生活。但是，如果有一天石油消耗殆盡了，我們將會失去生產(chǎn)纖維的資源，到那時我們該怎么辦？我們認(rèn)為，如果發(fā)明具有與化學(xué)纖維同等甚至更高性能的蜘蛛絲，那將是一次真正的創(chuàng)新。這樣的蜘蛛絲可以應(yīng)用于多種產(chǎn)品中，可能將會改變世界。

可以說 Spiber 對蛋白質(zhì)生物材料進行了一次全新產(chǎn)業(yè)化落地和應(yīng)用。Kazuhide Sekiyama 認(rèn)為，這種蛋白質(zhì)材料在時尚界以外的應(yīng)用也具有巨大潛力，包括在汽車制造、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域，比如說可以用作車輛的輕質(zhì)部件、建筑材料、人造頭發(fā)。他說：“我們目前優(yōu)先考慮的領(lǐng)域是服裝和汽車…… 但是，正在與數(shù)十家企業(yè)以各種方式進行聯(lián)合研究?！?/p>

不止于服飾， Spiber 一直在探索將這種可持續(xù)發(fā)展的新型材料應(yīng)用于多種場景。

Spiber 和GOLDWIN共同開發(fā)的滑板材料

Brewed Protein 在高性能戶外裝備場景的應(yīng)用正是迄今吸引最多關(guān)注的領(lǐng)域。2019 年 2 月，Spiber 和 GOLDWIN 宣布共同研發(fā)一種可用于滑板和長板的新型竹子材料和 Brewed Protein 復(fù)合材料。

雷克薩斯Kinetic 概念車座椅

基于在蛋白質(zhì)技術(shù)方面的積累，Spiber 于 2019 年 3 月與生發(fā)品牌 Aderans 達成合作，共同研發(fā)最新的假發(fā)材料，這種材料有望在 2 年內(nèi)實現(xiàn)商業(yè)化。

2016 年，Spiber 的合成蜘蛛絲材料已經(jīng)用于雷克薩斯 Kinetic 概念車座椅，車座椅于當(dāng)年在巴黎車展上首次獨立展出亮相。椅座框架“內(nèi)飾”包括一個蜘蛛網(wǎng)圖案的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，該網(wǎng)的線從靠背的中心呈放射狀展開，網(wǎng)兜緊密貼合身體，并分散負(fù)載;靠背采用了合成蜘蛛絲 Brewed Protein 材料，彈性更大。

不過合成蜘蛛絲并非是唯一的可替代新材料，合成生物學(xué)為新材料的研發(fā)提供了更多可能性?，F(xiàn)在，一些研究人員正在探索利用真菌菌絲體合成類皮革材料生成皮包、服飾、紙張和絕緣泡沫材料;Bolt Thread 則同時開發(fā)了多種新型合成材料，包括菌絲體合成材料、合成蜘蛛絲等環(huán)保材料。這些替代材料既滿足了消費者的環(huán)保需求，又滿足了對于皮質(zhì)服飾和配飾消費需求。 （摘自美《深科技》）（編輯/克珂）