新素材テキスタイル探訪

微生物由来素材 バクテリアセルロースが拓くサステナブルファッションの未来 - 技術、風合い、デザイン活用

微生物由来の革新素材 バクテリアセルロースとは

ファッション産業において、サステナビリティへの関心が高まる中、従来の天然繊維や石油由来合成繊維に代わる新しい素材の開発が加速しています。その中でも、微生物の力を借りて生み出される「バクテリアセルロース」は、非常にユニークな特性を持ち、次世代のサステナブルテキスタイルとして注目を集めています。

バクテリアセルロースは、その名の通り、特定の種類のバクテリアが糖などを栄養源として分泌、生成する純粋なセルロースです。木材パルプや綿といった植物由来のセルロースとは異なり、繊維の太さがナノオーダーと非常に細く、不純物が少ないという特徴があります。この微細な構造と高い純度が、後述する特異な物性をもたらしています。

この素材がサステナブルであるとされる理由の一つに、生産プロセスの環境負荷の低さがあります。培養条件をコントロールすることで、限られた水とエネルギーで比較的短期間に生産が可能であり、原料に農業廃棄物や食品廃棄物由来の糖を利用できる研究も進められています。また、最終的には生分解性を有するため、適切なプロセスを経れば環境中に蓄積する問題を回避できる可能性があります。

技術的背景：微生物が織りなすナノファイバー構造

バクテリアセルロースは、アセトバクター属などの特定の好気性バクテリアが、液体培地中でグルコースなどの炭素源を代謝する過程で細胞外に分泌されるフィブリル（微細な繊維）が絡み合って形成されます。これは、植物が光合成産物としてセルロースを作るのとは根本的に異なるメカニズムです。

生成されるセルロースは、約20〜100ナノメートル幅の微細な繊維が三次元ネットワーク構造を形成しています。このナノファイバー構造が、バクテリアセルロース特有の高い強度や保水性、透明性といった物性の源泉となります。

生産形態としては、主に静置培養と振盪培養があります。静置培養では培地の表面にゲル状のシートが形成され、振盪培養では不規則な粒子状や繊維状のものが得られます。特にシート状のものは、乾燥させることで紙やフィルムのような形態となり、さまざまな用途への応用が考えられます。テキスタイルとして利用するためには、このゲル状または乾燥後のシートを適切な方法で加工する必要があります。例えば、乾燥前のゲルを繊維状に加工したり、乾燥後のシートを細断・紡績したり、他の繊維と組み合わせたりする技術が研究されています。

バクテリアセルロースのユニークな特性とデザインへの可能性

バクテリアセルロースがファッションデザイナーにとって魅力的なのは、その独自の特性がクリエイティブな表現の幅を広げる可能性がある点です。

• 物理的な特性:

  • 高い強度と弾性率: ナノファイバー構造により、乾燥状態では高い引張強度と弾性率を持ちます。これは耐久性や構造的なデザインに寄与する可能性があります。
  • 高い保水性: ゲル状のバクテリアセルロースは、自身の重量の数百倍もの水分を保持できます。この特性は、湿潤環境での機能性や、乾燥させる過程でのテクスチャーコントロールに活用できるかもしれません。
  • 生分解性: 適切な環境下では微生物によって分解されるため、製品のライフサイクル全体で環境負荷を低減する可能性を秘めています。
  • 高い清浄度: 不純物が非常に少ないため、医療分野などでも使用されるほどクリーンな素材です。

• 感触、見た目、テクスチャー:

  • 乾燥方法によって、硬い紙のような質感から、ある程度の柔軟性を持つフィルム状、あるいは特定の加工により布のような風合いまで多様なテクスチャーを実現できる可能性があります。
  • ゲル状の状態では透明度が高く、乾燥後も半透明から不透明までコントロールが可能です。この透明性は、レイヤリングや特殊な視覚効果を生み出すデザインに応用できるかもしれません。
  • 表面は非常に滑らかであり、独自の光沢感を持つこともあります。

• ドレープ性、染色性:

  • 単体のバクテリアセルロースを一般的なテキスタイルと同等のドレープ性を持たせるには、特別な加工や他の繊維との複合化が必要です。薄いフィルム状では紙に近いハリ感が出やすい傾向があります。
  • 高い結晶構造を持つため、一般的な植物セルロースとは異なる染色性を示すことがあります。染料の種類によっては吸着しにくい、あるいは特定の染料で非常に鮮やかに染まるなどの特性があり、素材に合わせた染色技術の検討が重要になります。

• デザイン応用へのヒント:

  • フィルム状やシート状の特性を活かし、アクセサリー、バッグ、シューズの表面素材、あるいはウェアの一部分に構造的な要素として取り入れる。
  • レーザーカットなどで精密なパターンを施すのに適している可能性があります。
  • 高い保水性を利用した特殊な機能性ウェアや、乾燥過程での収縮・変形を利用した意匠デザイン。
  • 他の天然繊維（綿、麻、シルクなど）や再生繊維と複合化し、バクテリアセルロースの特性と組み合わせた新しい風合いや機能を持つテキスタイルを開発する。
  • 非繊維的なアプローチとして、素材自体を成形して用いる。

実用上の課題と今後の展望、入手方法の示唆

バクテリアセルロースのファッション分野での普及には、いくつかの課題が存在します。最も大きなものの一つは、生産コストとスケールアップです。現在、研究室レベルや小規模生産は可能ですが、アパレル産業で求められる大量生産体制を構築するには、さらなる技術開発と設備投資が必要です。

また、テキスタイルとしての加工技術も発展途上です。シート状のものを柔らかくしたり、紡績して糸にしたり、織りや編みができるようにしたりする技術は日々研究されていますが、耐久性、洗濯性、快適性といった衣料品として求められる様々な性能を満たすための工夫が不可欠です。特に、吸湿性や速乾性、通気性といった着心地に関わる特性は、構造や加工方法に大きく依存するため、用途に応じた開発が求められます。

しかし、これらの課題を克服するための研究開発は活発に進められており、スタートアップ企業や研究機関が新しい生産技術や加工技術を開発しています。

ファッションデザイナーがバクテリアセルロースに触れる機会としては、まず先端的な素材展やサステナブル素材に特化した展示会でサンプルを探すことが挙げられます。また、この分野で研究開発を行っている大学や研究機関、あるいは商業化を目指すスタートアップ企業に直接問い合わせてみることも有効かもしれません。一部では、デザイン用途に特化した少量サンプルの提供や、共同開発の機会を提供しているケースも出てきています。

バクテリアセルロースは、まだ発展途上の素材ではありますが、そのユニークな特性とサステナブルな生産背景は、ファッションデザインに新たな可能性をもたらす潜在力を秘めています。素材の特性を深く理解し、既存の枠にとらわれない自由な発想で活用することで、これまでにない表現や価値を持つ製品を生み出すことができるでしょう。

まとめ

バクテリアセルロースは、微生物の力で生み出されるナノファイバー構造を持つ純粋なセルロースです。高い強度、透明性、保水性、生分解性といったユニークな特性を持ち、サステナブルな生産プロセスが期待されています。テキスタイルとしての加工やスケールアップには課題がありますが、フィルム、シート、あるいは複合素材として、アクセサリー、シューズ、バッグ、またはウェアの構造的な部分など、従来の素材では難しかったデザインや機能を実現する可能性を秘めています。今後の技術発展と供給体制の構築により、ファッションクリエーションにおいて重要な役割を果たすことが期待される素材です。