Artificiell spindeltråd 2.0: Dags för storskalig produktion av “superfibern”

Senast ändrad: 02 december 2024
forskare-benjamin-schmuck-vid-slu

Sedan 20 år tillbaka har forskargruppen inom syntetisk spindeltråd vid SLU visat att det är möjligt att härma spindeln och tillverka vad som kan vara ett av världens mest slitstarka, och miljövänliga, material. Men är tillverkningen möjlig att skala upp, för framtida storskalig produktion? Det är uppgiften Benjamin Schmuck har fått tilldelad genom ett prestigefyllt forskningsbidrag från FORMAS för forskare tidigt i karriären.

En fiber som kan hjälpa till att läka nerver i människokroppen? Alternativt bli ett högpresterande material för rymddräkter? Eller ersätta de miljöskadliga platserna i dagens klädesplagg? Ja, möjligheterna för artificiell spindeltråd är många, och storartade. Men för att de ska gå från möjlighet till handling behöver en och samma fråga lösas: Hur kan produktionen skalas upp, från dagens spinnande av enskilda trådar till framtidens jättemaskineri?

– Vi har ju hittat en process för att spinna konstgjord spindeltråd, men det är en lång väg att gå från enstaka tråd till att producera textil - och det sätter vi spinner på är så unikt att vi helt enkelt behöver skräddarsy en lösning, säger Benjamin Schmuck, forskare vid Sveriges lantbruksuniversitet, SLU, som leder projektet.

Att skala upp en skör produktion - för att möjliggöra “superfibern” att komma ut på marknaden

För den som missat bakgrunden till framgångssagan inom spindeltrådsgänget hos SLU började den för 20 år sedan, med forskare Wilhelm Engström och hans doktorand Anna Rising, som sedan startade en egen forskargrupp. Sedan dess har många olika spår undersökts av den mångfacetterade forskargruppen, och flera olika projekt löper än idag parallellt. Unikt för forskargruppen vid SLU är att konstgjord spindeltråd produceras på ett sätt som härmar den naturliga spinningsprocessen hos en spindel, vilket gör fibern både miljövänlig, och (likt spindelns egen tråd) otroligt töjbar och slitstark.

I fem år har forskaren Benjamin Schmuck arbetat inom det stora forskarteamet, och nu står han inför den stora uppgiften att hitta ett sätt att skala upp produktionen, tack vare de 4 miljoner kronor han fått från forskningsrådet Formas.

forskare-benjamin-schmuck-vid-sluSkörden efter en hel dags spinnande, utifrån nuvarande metoder. Nu behöver Benjamin Schmuck hitta lösningar för att skala upp produktionen - för att ge supermaterialet en chans att visa vad det går för. Foto: Lisa Chröisty

Tack vare att “superfibern”, artificiell spindeltråd, är miljövänlig, återvinningsbar och skapad helt utan kemikalier är uppfinningen ett efterlängtat tillskott till vår värld, som idag står inför stora utmaningar att ersätta miljöförstörande material, och hitta nya hållbara lösningar.

I dagsläget spinner teamet vid SLU enskilda trådar, i en process som är både tidskrävande och inte särskilt effektiv. Efter en hel dags spinnande kan en bunt fiber, liten nog att rymmas i Benjamins handflata, visas upp. Imponerande, absolut, men för att kunna tillverka produkter av fibrerna behöver produktionen skalas upp många gånger om.

“Kan jag få se artificiell spindeltråd bäras och brukas - under min livstid?”

Många parametrar ska stämma för att den exakta processen med att spinna artificiell spindeltråd, helt utan spindlar, ska fungera. Rätt temperatur, rätt hastighet, rätt material på verktygen, rätt ämnen i rätt koncentrationer… Ja, listan är lång.

Därför är det en utmaning att göra produktionen såväl större som snabbare. För om en ynka parameter i processen ändras, så ändras även egenskaperna hos den konstgjorda spindeltråden.

– Vi behöver alltså hitta en lösning på något som idag inte finns, säger forskaren och fortsätter:
– … både när det gäller processen, och utrustningen som behövs för att den ska bli möjlig i stor skala. Men det är också den typ av forskning som jag gillar och är bra på! berättar Benjamin Schmuck.

Så - när kan uppskalningen av produktionen vara praktisk möjlig? Finns det chans att du och jag får se artificiell spindeltråd bäras och brukas medan vi ännu lever?

Mot en storskalig målsättning

Projektet väntas pågå i fyra år, fram till 2028. Och målsättningen är tydlig: Att vid projektets slut kunna visa upp ett färdigt garn, och någon slags prototyp av en faktiskt textil. Det vore ett stort steg framåt i framgångssagan med att producera artificiell spindeltråd - som kan användas i praktiken.

– Om jag ska gissa… skulle jag tro att det till att börja med kommer att bli användbart inom något som inte är så priskänsligt, som inom sport eller funktionalitet, men kanske inte så mycket inom billiga kläder till att börja med, säger Benjamin och fortsätter:
– Kanske att vi om 10 år har den första direkta applikationen ute i samhället?

Med en dröm om att arbeta med något som spelar roll för samhället och får en tydlig praktiskt applikation verkar det som att Benjamin Schmuck är rätt person i rätt sammanhang. Och med respekt för att det inte är en enkel uppgift att ta en forskningsupptäckt till storskalig produktion, är han optimistisk för framtidens möjligheter.

– Bara under det här året har jag kommit ganska långt, och jag ser fram emot den fortsatta utmaningen, avslutar forskare Benjamin Schmuck.

forskare-benjamin-schmuck-vid-slu“Vitt guld” - en unik superfiber. Foto: Lisa Chröisty

Fakta:

  • Forskningsprojektet finansieras av det statliga forskningsrådet Formas med 3 997 998 (nästan 4 miljoner) svenska kronor.
  • Startades upp i januari 2024 och väntas pågå till 2028.
  • Leds av Benjamin Schmuck, forskare inom molekylär bioteknologi och bioprocessing vid Sveriges lantbruksuniversitet, SLU, tillsammans med en forskargrupp bestående av:
    • Anna Rising, forskare och professor i veterinärmedicinsk biokemi vid SLU och KI.
    • Gabriele Greco, postdok vid SLU.
    • Tomás Bohn Pessatti, forskare vid SLU.
    • Elin Karlsson, postdok vid SLU. 
    • Viktoria Langwallner, doktorand vid SLU.
    • Karin Tufvesson, doktorand vid SLU.
    • Tobias Fietze, doktorand vid KI.
    • och Johan Reimegård, forskare inom bioinformatik vid Uppsala universitet. 

Projektet delas upp i två steg, mycket enkelt beskrivet som:

  1. Inleda med att optimera spinningsprocessen, på liten skala.
  2. Gå vidare till den stora spinnmaskinen och titta på de olika spinn-parametrarna och växeldra mellan att förbättra de mekaniska egenskaperna och effektivisera spinningsprocessen.
  3. Till slut producera ett garn som går att visa upp, och skapa en textil utav.

Mer om spindeltrådsforskning:

Här kan du läsa ett forskarporträtt med en av doktoranderna i spindeltråds-forskargruppen, Viktoria Langwallner: Artificiell spindeltråd - Framtidens miljövänliga klädmaterial?

Foto Lisa Chröisty av PhD Viktoria Langwallner (13).jpg