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產業技術評析

人造皮革之技術及其應用發展
發表日期:2023-05-03
作者:Tnet全球紡織資訊網(紡織所)
摘要:
為了地球的環保與永續,科學家想方設法的找出新的材料,從天然植物和真菌中找出了替代皮革的方法。菌絲體、生物基和生物工程是目前發展人造皮革的主要技術,希望在不久的將來,真正環保永續的皮革能為環境永續盡一份心力。

全文:

本文所說的人造皮革;當然絕不是塑膠皮,也不是動物皮革,而是純天然纖維所製成的皮革。由於過去所使用的皮革;若是真皮,畜牧業在養殖及染色的過程,因大量使用有害水源和土地的化學藥劑。若是人造合成纖維皮革,如塑膠、尼龍等,便宜又耐用但是對環境卻是百害而無一利。為了地球的環保與永續,科學家想方設法的找出新的材料,從天然植物和真菌中找出了替代皮革的方法。菌絲體、生物基和生物工程是目前發展人造皮革的主要技術,希望在不久的將來,真正環保永續的皮革能為環境永續盡一份心力。

一、菌絲體(Mycelium)人造皮革

菌絲是絲狀真菌或是黴菌的一種絲狀結構,眾多菌絲集合而成菌絲體。數十億年來一直在我們身邊共同生活,可以無限再生,為我們分解有機物,並為植物提供養分。直到科學家們發現,菌絲體也可成為新的天然材質,這才奇蹟似的走進了時尚界。而菌絲體的運用也讓時尚產業更永續,不但降低了畜牧產業大量水源的消耗、溫室氣體的排放,也降低了石化基礎材料製成的塑膠皮革對環境的污染,並且兼具100% 可回收和可自然分解。本文以下即介紹幾家專門以菌絲體製作人造皮革的公司:

1.Bolt Threads:該公司以蘑菇菌絲細胞培養出一款「Mylo」的皮革,並於2021年推出了以Mylo所製成的產品,如皮包、球鞋、服飾,且該皮革也可運用於汽車座椅。該公司利用垂直農場培養菌絲體,並以再生能源提供農場所需的電力,無論是溫室氣體排放或是對環境的傷害都可降到最低,且菌絲體的生長在可控制的農場環境下僅需兩週即可完成,是兼具環保與效率的培育方法。
 

圖1 菌絲體人工皮革的初始原型

資料來源:Bolt Threads官網
圖1 菌絲體人工皮革的初始原型
 

由真菌菌絲體細胞製成的Mylo,已在消費性生物材料產業中掀起一股熱潮,廣被視為一項重要的創新發展。Bolt Threads在服飾、時尚產業擁有許多知名的合作夥伴,包含Stella McCartney。
 

圖2 Mylo人工皮革

資料來源:Bolt Threads官網
圖2 Mylo人工皮革
 

2.Ecovative:該公司也是利用蘑菇於垂直農場中培養菌絲體,並推出以100%菌絲體製成的皮革產品「Forager」。而此產品亦可運用於服飾、鞋類、皮包、沙發和汽車材料等領域。依據Ecovative Design實驗結果,若將菌絲體直接放入特定模具,可以使其自然長成所需要之成型,成型後的菌絲體僅需加熱脫水、停止菌絲體繼續生長,便可直接成為包裝用材。在鞋材應用方面,利用菌絲體的柔韌、耐用、具彈性等特質,該公司開發成可用於運動鞋鞋底的材料。不僅如此,該公司還將菌絲體材料廣泛應用於汽車坐墊、消音和隔熱材,主要也是因為菌絲體具有可回收性和可塑性,具有相當大的開發空間與市場前景。
 

圖3 Ecovative Design 利用菌絲體作為包裝材料

資料來源:Ecovative Design
圖3 Ecovative Design 利用菌絲體作為包裝材料
 

3.MYCL:是一家位於印尼的公司,每個月回收373公斤的農林業廢料做為培養菌絲體的主要材料。該公司推出的皮革產品「Mylea」,不另以化學染料上色,所製成的產品如皮包、球鞋等皆保持初始的菌絲體原色,因此絕無染料廢水對環境造成衝擊。與牛皮產品相較之下,該產品溫室氣體排放減少50%,且對環境的毒害也減少70%。

4.MycoWorks:是一家位於舊金山在2013年成立之新創企業,開發以菌絲體製作為可持續性產品的原料,並且成功應用於家具材料、建築材料、鞋材和服裝用皮革等多方面。該公司創始人Sophia Wang表示已經成功開發菌絲體作為可多方應用的可持續性和功能性材料,是為一項兼具有機與耐用性的環保原料。
 

圖4 菌絲體示意

資料來源:Category: Mycelium,Wikimedia Commons.
圖4 菌絲體示意
 

MycoWorks從自然界中獲取真菌,然後將初期的菌絲體組織放入一罐廢棄的有機材料中,這些有機材料包括玉米、木屑和其他農業廢棄物,經過3~7天培養期間,再將菌絲體置入特定尺寸或形狀的模具中,然後乾燥、成型。當公司於2013年成立時,主要致力於開發可以替代建築用磚,並且成本更低的菌絲體;近期MycoWorks宣布將與兩家鞋類產品公司合作,將菌絲體材料推向鞋材皮革與紡織服裝應用市場,MycoWorks的菌絲體材料具有柔軟性、延展性、防風雨等性能,可以替代鞋材中的皮革和泡沫材料,並且易於堆肥、可自然分解,可謂是完全符合環保的閉鎖循環。
 

圖5 MycoWorks以菌絲體製成捲取狀皮革之原形

資料來源:MycoWorks
圖5 MycoWorks以菌絲體製成捲取狀皮革之原形
 

二、生物基(Bio-based)人造皮革

生物基材料是指利用穀物、豆類、秸稈、竹子等可再生之物質製成的新型材料。而生物基材料本身即具備可再生及可自然分解的特性,是對環境友好的環保材質。目前製作生物基皮革的公司如以下幾家:

1.Proyecto:是一家位於阿根廷的公司,該公司與「國家工業技術研究院」合作,成功開發100% 由竹子皮製成的人工皮革,具有可回收再利用,且自然分解的特性,是對環境非常友善的產品。可應用於時裝、家具和汽車配件等。

2.Malai Biocomposite:是一家印度公司,Malai指的是椰子的果肉,該公司收集廢棄椰子殼內的果肉,待果肉滋生細菌並且發酵後產生椰子水,再取出發酵後的椰子水進行消毒,靜置後將會產生一種天然的養分物質,再將此物質與細菌培養物結合,待發酵12-14天即可取得皮革的原始材料,經過萃取的製程即可得到發酵椰子水做成的天然皮革。此種產品可以調整材料厚度,並可以配合需求製成3D結構。

3.Adriano di Marti:是一家位於墨西哥的公司,以仙人掌為材料製成人造皮革,適用於家俱外皮和包裝材料。Adriano Di Marti公司,致力於開發Desserto®永續性皮革,經過兩年的研究開發,以商標名Desserto®的永續性皮革發表上市。相較於其它動物性或合成皮革,此款Desserto®永續性皮革在永續性、物性表現和外觀美感上,皆具有競爭優勢並且可以做多樣化的應用。
 

圖6 Adriano di Marti以仙人掌製成之皮革

資料來源:Adriano di Marti
圖6 Adriano di Marti以仙人掌製成之皮革
 

4.Ananas-Anam:總部位於西班牙的公司,以鳳梨葉纖維製成人造皮革。該公司標榜此項產品是「從搖籃到搖籃」,因其可100% 完全回收,且可自然分解。

5.Vegea:是以釀製葡萄酒後剩下的葡萄渣、葡萄籽和葡萄莖,與聚胺脂(PUD)共同製成人造皮革。生物基和石化基所佔比例為70% 和30%。
 

三、生物工程(Bioengineered)人造皮革

生物工程是使用如生物化學、微生物學、蛋白化學、細胞學等之科學知識、方法和技術,以人工的方法重現生物的部分或完整生命個體的過程,最終達到生產生物製品或醫療用品的預期作用。投入生物工程開發的企業如以下兩家:

1.Modern Meadow:主要是以膠原蛋白作為生產的基礎材料,透過酵母菌對膠原蛋白發酵而產生人造皮革。該公司已於2019年推出第一批生物工程的人造皮革「Zoa」。

2.Virtrolabs:是一家位於美國加州的生物科技公司,使用幹細胞技術生產人造皮革。該公司取出牛身上的細胞,經由幹細胞技術可以生產10億平方英呎的人造皮革。
 

四、總結

人造皮革的本質就是純天然皮革,在變成商品之前,加工過程也許會摻入塑膠材質,如黏著劑、或是塗料等,但與過去相較對環境友善多了。目前科學家所追求的就是永續環保材料,即使廢棄後也不會污染環境或釋放出溫室氣體,並且符合循環經濟所要求的條件。雖然這些技術尚未完全成熟,但是以環保永續的綠色材料取代污染環境的石化原料,絕對是未來必須遵循的方向。
 

(本文作者為紡織所執行產業技術基磐研究與知識服務計畫產業分析師)


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更新日期:2020-04-08

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