La pelle è un'industria multimiliardaria in continua crescita che richiede più di 3,8 miliardi di bovini, pari a uno ogni due persone sulla terra, per sostenere la produzione ogni anno. E mentre i prodotti, i vestiti, scarpe, mobili e altro ancora:possono essere piuttosto eleganti e resistenti, l'impatto ambientale della produzione di pelle è stato grave, portando alla deforestazione, uso eccessivo di acqua e suolo, inquinamento ambientale, e le emissioni di gas serra.

I ricercatori della Tufts University School of Engineering hanno deciso di trovare un'alternativa alla pelle, con struttura simile, flessibilità e rigidità, ma focalizzato su materiali sostenibili, non tossico, e rispettoso dell'ambiente. Si scopre, abbiamo sempre indossato quel materiale:è seta, ma invece di tessere la seta in tessuto, gli ingegneri di Tufts sono stati in grado di scomporre le fibre dei bozzoli del baco da seta nei loro componenti proteici, e riutilizzare le proteine ​​per formare il materiale simile alla pelle. Il processo per realizzare la pelle a base di seta è descritto in uno studio pubblicato sulla rivista Materiali e design .

La pelle a base di seta può essere stampata in diversi modelli e trame, ha proprietà fisiche simili alla vera pelle, e può resistere alla piegatura, piercing, e stretching tipicamente utilizzati per creare articoli in pelle, inclusa la capacità di cucire insieme pezzi di materiale e attaccare hardware come rivetti, occhielli, maniglie e fermagli.

"Il nostro lavoro è incentrato sull'uso di materiali di origine naturale che riducono al minimo l'uso di sostanze chimiche tossiche mantenendo le prestazioni dei materiali in modo da fornire alternative ai prodotti che sono comunemente e ampiamente utilizzati oggi, " disse Fiorenzo Omenetto, Frank C. Doble Professore di Ingegneria presso la Tufts School of Engineering, direttore del Tufts Silklab dove è stato creato il materiale, e corrispondente autore dello studio. "Utilizzando la seta, così come cellulosa da scarti tessili e agricoli e chitosano da scarti di crostacei, e tutte le sostanze chimiche relativamente delicate usate per combinarli, stiamo facendo progressi verso questo obiettivo".

Ovviamente esiste già un portafoglio esistente di pelli alternative sviluppate dall'industria e dalla comunità di ricerca, con un focus sull'utilizzo di sottoprodotti agricoli o materiali rigenerati che hanno un ridotto impatto sull'ambiente e l'allevamento di animali. Questi includono materiali simili alla pelle a base di petrolio (pelle di poliuretano o "pelle"), corteccia di albero, bucce di ananas, oli vegetali, gomma, fungo, e anche da cellulosa e collagene prodotti da colture batteriche.

La pelle a base di seta prodotta da Tufts offre alcuni vantaggi unici a tutti questi approcci. Oltre ad essere derivato dalla dissoluzione delle fibre di seta, la produzione è a base d'acqua, utilizzando solo prodotti chimici delicati, condotto a temperatura ambiente, e producendo per lo più rifiuti non tossici. Il materiale in pelle di seta può essere fabbricato utilizzando la stratificazione 3D computerizzata con la capacità di creare micromodelli regolari in grado di regolare la forza e la flessibilità del materiale, stampa macropattern per l'estetica (ad esempio un intreccio a canestro) e motivi geometrici non regolari per imitare la trama superficiale della vera pelle. I materiali risultanti, come la pelle, sono forti, morbido, flessibile, e durevole, e come la pelle naturale, sono biodegradabili una volta immessi nel flusso dei rifiuti.

Infatti, i prodotti in pelle di seta potrebbero essere ridisciolti e rigenerati nella sua materia simile al gel per essere ristampati in nuovi prodotti

Il processo di produzione della pelle di seta inizia con le fibre di seta comunemente utilizzate nell'industria tessile. Queste fibre sono costituite da polimeri proteici di fibroina di seta, e possono essere scomposti nei suoi singoli componenti proteici in un impasto liquido a base d'acqua. Uno strato di base di chitosano contenente un plastificante non tossico glicerolo e colorante viene stampato per estrusione attraverso un ugello a foro minuscolo su una superficie per fornire flessibilità e resistenza al materiale. Il chitosano stesso è derivato da fonti naturali come i gusci di granchi, aragoste e gamberetti. Uno strato di fibroina di seta combinato con plastificante e un addensante (da gomma vegetale) è stampato sopra lo strato di base.

L'estrusione della sospensione di fibroina attraverso l'ugello della stampante crea forze di taglio che possono contribuire a disporre le proteine ​​in modo da rafforzare il materiale, rendendolo duttile piuttosto che fragile, e imita l'estrusione naturale che si verifica nella ghiandola della seta di un verme o di un ragno. La modifica del motivo stampato dello strato di seta può fornire una gamma di aspetti, punti di forza sintonizzabili e altre qualità fisiche.

Il metodo di stampa, noto anche come "produzione additiva" è noto per essere molto conservativo nell'uso di materiali e rifiuti prodotti rispetto ad altri metodi come lo stampaggio a iniezione o la produzione sottrattiva (come l'intaglio o la rasatura da un blocco).

Il Silklab di Tufts ha sviluppato una vasta gamma di altri prodotti dalla seta, dai dispositivi medici impiantabili ai materiali architettonici in grado di percepire e rispondere all'ambiente cambiando colore. Infatti, gran parte della tecnologia che è stata sviluppata in laboratorio per derivatizzare le proteine ​​della seta può essere applicata alla pelle a base di seta, compreso l'attaccamento e l'incorporamento di molecole in grado di percepire e rispondere all'ambiente circostante.

"Questo è il vantaggio dell'utilizzo della proteina della seta rispetto ad altri metodi:ha una chimica versatile che possiamo usare per mettere a punto le qualità del materiale e incorporare elementi intelligenti come molecole di rilevamento, " disse Laia Mogas-Soldevila, ex ricercatore presso il Silklab, attualmente assistente professore di Architettura presso l'Università della Pennsylvania Stuart Weitzman School of Design e primo autore dello studio. "Quindi, anche se potrebbero esserci molte opzioni per materiali simili alla pelle, la pelle a base di seta ha il potenziale per essere più suscettibile di design innovativi."