Tecnologia Científica

Pesquisadores criam material parecido com couro a partir de proteínas de seda
O couro é uma indústria multibilionária em constante crescimento, exigindo mais de 3,8 bilhões de bovinos - igual a um para cada duas pessoas na terra - para sustentar a produção a cada ano.
Por Tufts University - 05/05/2021


Uma pequena bolsa feita de couro de seda com ferragens anexadas demonstra sua utilidade na fabricação de produtos. Crédito: Laia Mogas Soldevilla

O couro é uma indústria multibilionária em constante crescimento, exigindo mais de 3,8 bilhões de bovinos - igual a um para cada duas pessoas na terra - para sustentar a produção a cada ano. E embora os produtos - roupas, sapatos, móveis e muito mais - possam ser bastante elegantes e duráveis, o impacto ambiental da produção de couro tem sido severo, levando ao desmatamento, uso excessivo da água e da terra, poluição ambiental e emissões de gases de efeito estufa.

Pesquisadores da Escola de Engenharia da Universidade Tufts buscaram uma alternativa ao couro, com textura, flexibilidade e rigidez semelhantes, mas com foco em materiais sustentáveis, atóxicos e amigáveis ​​ao meio ambiente. Acontece que estivemos usando esse material o tempo todo - é seda, mas em vez de tecer a seda em tecido, os engenheiros da Tufts foram capazes de quebrar as fibras dos casulos do bicho-da-seda em seus componentes de proteína e reutilizar as proteínas para formar o material semelhante a couro. O processo de fabricação de couro à base de seda é descrito em um estudo publicado na revista Materials & Design .

O couro à base de seda pode ser impresso em diferentes padrões e texturas, tem propriedades físicas semelhantes ao couro real e pode suportar a dobra, perfuração e alongamento normalmente usados ​​para criar artigos de couro, incluindo a capacidade de costurar peças de material e prender hardware, como rebites, ilhós, alças e fechos.

"Nosso trabalho é centrado no uso de materiais de origem natural que minimizam o uso de produtos químicos tóxicos enquanto mantêm o desempenho do material, de modo a fornecer alternativas para produtos que são comumente e amplamente usados ​​hoje", disse Fiorenzo Omenetto, Professor Frank C. Doble da Engenharia na Tufts School of Engineering, diretor do Tufts Silklab onde o material foi criado e autor correspondente do estudo. "Usando seda, bem como celulose de resíduos têxteis e agrícolas e quitosana de resíduos de marisco, e todos os produtos químicos relativamente suaves usados ​​para combiná-los, estamos progredindo em direção a esse objetivo."

É claro que já existe um portfólio de couros alternativos desenvolvidos pela indústria e pela comunidade de pesquisa , com foco no uso de subprodutos agrícolas ou materiais regenerados que têm um impacto reduzido no meio ambiente e na criação de animais. Isso inclui materiais semelhantes ao couro feitos de petróleo (couro de poliuretano ou 'pleather'), casca de árvore, casca de abacaxi, óleos vegetais, borracha, fungos e até mesmo de celulose e colágeno produzidos por culturas bacterianas.
 
O couro à base de seda feito na Tufts oferece algumas vantagens exclusivas para todas essas abordagens. Além de ser derivado da dissolução de fibras de seda, a fabricação é à base de água, usando apenas produtos químicos suaves, conduzida em temperatura ambiente e produzindo principalmente resíduos não tóxicos. O material de couro de seda pode ser fabricado usando camadas 3D computadorizadas com a capacidade de criar micropadrões regulares que podem ajustar a força e flexibilidade do material, imprimir macropadrões para estética (por exemplo, uma trama de cesta), bem como padrões geométricos não regulares para imitar a textura da superfície de couro verdadeiro. Os materiais resultantes, como o couro, são fortes, macios, flexíveis e duráveis ​​e, como o couro natural, são biodegradáveis ​​assim que entram no fluxo de resíduos.

Na verdade, os produtos de couro de seda poderiam ser redissolvidos e regenerados em sua matéria-prima gelatinosa para serem reimpressos em novos produtos

O processo de fabricação do couro de seda começa com fibras de seda comumente utilizadas na indústria têxtil. Essas fibras são feitas de polímeros de proteína de fibroína de seda e podem ser quebradas em seus componentes individuais de proteína em uma pasta à base de água. Uma camada de base de quitosana contendo um plastificante não tóxico glicerol e corante é impressa por extrusão através de um pequeno bico de orifício em uma superfície para fornecer flexibilidade e resistência ao material. A própria quitosana é derivada de fontes naturais, como as cascas de caranguejos, lagostas e camarões. Uma camada de fibroína de seda combinada com plastificante e um espessante (de goma vegetal) é impressa no topo da camada de base.

A extrusão da pasta de fibroína através do bico da impressora cria forças de cisalhamento que podem contribuir para organizar as proteínas de uma forma que fortalece o material, tornando-o dúctil em vez de quebradiço, e imita a extrusão natural que ocorre na glândula da seda de um verme ou aranha . Alterar o padrão impresso da camada de seda pode fornecer uma variedade de aparência, intensidades ajustáveis ​​e outras qualidades físicas.

O método de impressão, também denominado "manufatura aditiva", é conhecido por ser muito conservador no uso de materiais e resíduos produzidos em comparação com outros métodos, como moldagem por injeção ou manufatura subtrativa (como esculpir ou raspar de um bloco).

O Silklab at Tufts desenvolveu uma ampla gama de outros produtos de seda, de dispositivos médicos implantáveis ​​a materiais arquitetônicos que podem sentir e responder ao ambiente mudando de cor. Na verdade, grande parte da tecnologia que foi desenvolvida no laboratório para derivatizar as proteínas da seda pode ser aplicada ao couro à base de seda, incluindo anexar e incorporar moléculas que podem sentir e responder ao ambiente circundante.

"Essa é a vantagem de usar a proteína da seda sobre outros métodos - ela tem uma química bem estabelecida e versátil que podemos usar para ajustar as qualidades do material e incorporar elementos inteligentes como moléculas sensoriais", disse Laia Mogas-Soldevila, ex-pesquisadora no Silklab, atualmente professor assistente de Arquitetura na Escola de Design Stuart Weitzman da Universidade da Pensilvânia e primeiro autor do estudo. "Assim, enquanto pode haver muitas opções para couro-como materiais , seda baseado couro tem o potencial de ser mais passíveis de projetos inovadores."

 

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