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 enquanto os produtos - roupas, sapatos, móveis e muito mais - podem ser bastante elegantes e duráveis, o impacto ambiental da produção de couro foi severo, levando ao desmatamento, uso excessivo de água e terra, poluição ambiental, e emissões de gases de efeito estufa.

Pesquisadores da Escola de Engenharia da Universidade Tufts decidiram encontrar uma alternativa ao couro, com textura semelhante, flexibilidade e rigidez, ainda focado em materiais que são sustentáveis, não tóxico, e amigável ao meio ambiente. Acontece que, temos usado 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 redirecionar 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. Materiais e 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, piercing, e alongamento normalmente usado para criar artigos de couro, incluindo a capacidade de costurar peças de material e prender ferragens, 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, Frank C. Doble Professor de Engenharia na Tufts School of Engineering, diretor da 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 na utilização de subprodutos agrícolas ou materiais regenerados que têm impacto reduzido no meio ambiente e na criação de animais. Estes incluem materiais semelhantes a couro feitos de petróleo (couro de poliuretano ou 'pleather'), casca de árvore, cascas de abacaxi, óleos vegetais, borracha, fungos, e até mesmo da celulose e do 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, conduzido 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 resistência e flexibilidade do material, imprimir macropadrões para a estética (por exemplo, uma trama de cesta), bem como padrões geométricos não regulares para imitar a textura da superfície do couro real. Os materiais resultantes, como couro, São fortes, suave, flexível, e durável, e como couro natural, eles são biodegradáveis ​​uma vez 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 eles podem ser decompostos 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 fortaleça 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, forças ajustáveis ​​e outras qualidades físicas.

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

O Silklab da Tufts desenvolveu uma ampla gama de outros produtos de seda, de dispositivos médicos implantáveis ​​a materiais arquitetônicos que podem detectar e responder ao ambiente mudando de cor. Na verdade, muito da tecnologia que foi desenvolvida em 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 função bem estabelecida, química versátil que podemos usar para ajustar as qualidades do material e incorporar elementos inteligentes, como moléculas de detecção, "disse Laia Mogas-Soldevila, ex-bolsista de pesquisa no Silklab, atualmente é professor assistente de Arquitetura na Escola de Design Stuart Weitzman da Universidade da Pensilvânia e primeiro autor do estudo. "Portanto, embora possa haver muitas opções para materiais semelhantes ao couro, o couro à base de seda tem o potencial de ser mais receptivo a designs inovadores. "