當一件衣服磨損或過時時，它通常會被扔進垃圾桶；根據環境保護署的資料，2014年美國產生的城市固體廢物中，服裝佔了9%。
我們所穿的衣服的影響遠不止堵塞的垃圾填埋場。歐盟委員會(pdf)還將現代服裝行業的做法（通常被稱為“快時尚”，因為服裝的生產和銷售速度和數量都很快）與高能源和水消耗、顯著的溫室氣體排放和水汙染聯絡起來。
現在，一小群但不斷增長的創新者正在轉向大自然的智慧，試圖從源頭上消除服裝行業的浪費和汙染：他們正在使用活生物體來培育可生物降解的紡織品，在實驗室中創造環保材料，甚至在無需工廠組裝的情況下生產一些接近完成的物品。
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當今的許多服裝都是用塑膠基的丙烯酸、尼龍或滌綸線編織而成，並在工廠中裁剪縫製。所有這些材料都是化學生產的，不可生物降解。但這些研究人員認為，未來的某些服裝可能可以透過生物工程製造——也就是說，由活細菌、藻類、酵母、動物細胞或真菌製成——這些物質最終在被丟棄時會分解成無毒物質。紐約市時裝技術學院（F.I.T.）數學和科學系的助理教授Theanne Schiros說，這種方法可以減少浪費和汙染。她說，除了可生物降解之外，另一個主要好處是，許多涉及的生物體可以生長以適應模具——產生精確數量的紡織品，以製造一件衣服，而不會產生多餘的材料丟棄。“在材料科學中，我們現在從大自然中找到了更多的靈感，”她說。“你可以在大自然中尋找快速繁殖且豐富的生物。”
乾燥用細菌染色的有機絲綢。 圖片來源：Laura Luchtman & Ilfa Siebenhaar
Schiros選擇的生物是藻類。她和F.I.T.的學生和教職員工團隊一起，用它創造了一種類似紗線的纖維，可以用非化學顏料（如壓碎的昆蟲殼）染色，並編織成服裝。Schiros說，製造藻類基紗線分為三個步驟：首先，從海帶（一種多細胞藻類海藻）中提取一種叫做藻酸鹽的糖，然後將其製成粉末。接下來，將藻酸鹽粉末製成水基凝膠，並在其中新增植物基顏色（如胡蘿蔔汁）。最後，將凝膠擠出成長條纖維，可以將其編織成織物。
Schiros說，她的實驗表明，藻類基織物作為一種可銷售的生物工程服裝材料具有相當大的潛力，因為它堅固而靈活，這兩種特性對於大眾市場服裝至關重要。中國的材料科學家指出，藻類基纖維天然具有阻燃性，有可能減少在服裝中新增有毒阻燃劑的需要。此外，藻類的生物降解速度比棉花（最常見的天然服裝纖維）更快，而且種植它不需要農藥或大面積土地。Schiros使用她的纖維編織了一些物品，包括一件她在今年發表關於可持續時尚的TED演講時穿的背心。在與她的F.I.T.同事Asta Skocir合作，憑藉藻類基紡織品獲得2016年生物設計挑戰賽的冠軍後，Schiros共同創立了一家名為Algiknit的公司，旨在有朝一日以商業規模生產藻類基服裝。
Schiros還探索了使用細菌來培育服裝材料；在2017年，她的一些學生用液體細菌培養物、真菌和可堆肥廢物培育了一雙嬰兒大小的軟皮鞋。細菌長成一層“生物皮革”纖維墊，最終填充了一個鞋形的模具，形成了一件完整的鞋子，學生們用從街頭一家冰沙店丟棄的菠蘿頂提取的纖維將它們縫合在一起。後來，他們用鱷梨籽和靛藍葉子製作染料來給鞋子著色，並在晾乾之前將胡蘿蔔籽嵌入其中。據Schiros說，“這種方法在生產階段就消除了浪費。”她指出，它還減少了紡織廢料，並補充說，由於鞋子是可生物降解的，並且含有種子，“當你的寶寶穿不下它們時，你可以直接將它們種在地上，開始培育他們的下一雙鞋子。”她的學生（他們自稱為“#GROWAPAIR團隊”）在去年於紐約市現代藝術博物館舉辦的大學學生生物工程競賽生物設計挑戰峰會上首次亮相了他們的作品。
暴露於S. Coelicolor細菌 34 天的絲綢紡織品。 圖片來源：IMMATTERS Studio
Schiros說，生物工程可以解決的另一個快速時尚環境問題是染料。根據瑞典化學品管理局（pdf）的資料，商業紡織品染色使用大約 3,500 種人造化學品，包括鉛基和石油基物質。其中，該機構在成品服裝中檢測到 2,400 種。該機構表示，發現的化學品中有 5% 對環境具有潛在危害，成品服裝中發現的 2,400 種化學品中有 10% 可能危害人類健康。使這些著色劑附著在織物上通常還需要使用有毒溶劑、固定劑、鹽和大量的水。接觸過這些染料的一些實驗動物表現出不良的健康影響，包括過敏反應以及生殖和生長問題（pdf）。環保署已宣佈一種常用的服裝染料成分聯苯胺及其衍生物“被合理預期為人類致癌物”。含有它的染料以及其他所謂的“偶氮”染料被歐盟禁止進口。這些化學物質可能從衣服滲出到皮膚中，並且也存在於紡織品染色廠的廢水中——這些廢水通常未經處理就直接排放到環境中。
一些研究人員認為細菌也可能有助於緩解染料問題。包括阿姆斯特丹紡織實驗室的聯合創始人Cecilia Raspanti，紡織品和設計工作室Kukka的所有者Laura Luchtman，以及生物設計實驗室和創意研究機構Faber Futures的創始人Natsai Audrey Chieza在內的創新者正在使用天然色素細菌來染色天然和生物工程紡織品。Luchtman說，她的過程包括將紡織品高壓滅菌以防止汙染，然後將裝滿細菌營養物質的液體培養基倒在容器中的紡織品上。接下來，她將浸溼的紡織品暴露於細菌中，並將其留在氣候控制室中三天。最後，她再次對紡織品進行消毒，用溫和的洗衣粉沖洗掉細菌培養基的氣味，然後讓其乾燥。Chieza說，細菌染料可以應用於各種顏色和圖案，無毒，並且至少需要減少20%的水。
但是，使用這些技術來取代用不可生物降解的人造纖維編織的紡織品和由有問題的化學物質製成的染料仍然存在重大挑戰。Schiros說，生產足夠耐用以承受正常磨損的生物工程材料是一個主要障礙。她試圖透過使用本土的儲存技術（例如用煙燻而不是化學物質進行鞣製）來處理她的一些紡織品來克服這個問題，她說這可以增強她的生物皮革的強度和防水性。
這些對生態無害的紡織品目前主要侷限於實驗室、科學競賽和高階時裝秀領域。但推廣它們的研究人員表示，這些創新技術以某種形式推出供消費者市場使用只是時間問題。Chieza說，首先需要解決的是使生物工程服裝的成本與傳統服裝的成本相當。例如，Luchtman出售的細菌染色絲綢圍巾價格為 139 美元，而用傳統方式染色的類似絲綢圍巾的價格低至 10 美元。“與圍繞可再生能源的辯論類似，成本競爭力不僅取決於可靠的科學和可行的技術——它還需要透過政府補貼和將投資轉向研發的心態轉變來實現，”Chieza 說。
高階纖維技術研究中心 (CRAFT) 主任、賓夕法尼亞州立大學工程學教授 Melik Demirel 也認為，將生物設計服裝推向消費市場可能需要一些時間。但他表示，如果生產過程可以擴大規模，其好處將大於挑戰。“蛋白質或糖基纖維是天然可生物降解的，而且大自然知道如何回收它們，”他指出。
倡導這項研究的設計師表示，紡織品在被送到堆肥設施進行生物降解之前，也可以重複使用。一次又一次地修復或重新利用紡織品和染料，以延遲將其製成廢物，是指導生物基紡織品生產和用於對其著色的非化學染料的主要原則。
Suzanne Lee 創立了年度生物設計峰會Biofabricate 以及一家總部位於倫敦的生物設計諮詢公司 Biocouture，她強調這種迴圈思維對於這些新材料的可擴充套件性和成功至關重要。“如果快時尚要繼續存在，那麼使用的材料必須能夠開始迴圈回到為該細分時尚領域提供原料紡織品流，”Lee 說。“它們在設計過程中不應註定要進入垃圾填埋場；我們所有人，尤其是設計師，都有責任為這種改變而努力。”