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Journal of Waste Management.

Human Hair & # x201C; Waste & # x201D; e sua utilização: lacunas e possibilidades.

Instituto Nacional de Ciências, Tecnologia e Estudos de Desenvolvimento, Pusa Gate, K. S. Krishnan Marg, Nova Deli 110012, Índia.

Recebido em 30 de setembro de 2018; Aceito em 19 de fevereiro de 2018; Publicado em 27 de abril de 2018.

Editor acadêmico: David Bolzonella.

Copyright & # xa9; 2018 Ankush Gupta. Este é um artigo de acesso aberto distribuído sob a Licença de Atribuição de Commons, que permite uso, distribuição e reprodução sem restrições em qualquer meio, desde que o trabalho original seja devidamente citado.

O cabelo humano é considerado um material de resíduos na maioria das partes do mundo e sua acumulação em fluxos de resíduos causa muitos problemas ambientais; no entanto, tem muitos usos conhecidos. Prevenir o desperdício de tal material requer tanto resolver os problemas no uso atual quanto desenvolver seus sistemas de utilização em locais onde eles estão perdendo. Com foco no desenvolvimento da utilização sistemática do desperdício de cabelo humano, este artigo analisa primeiro as possíveis utilizações de cabelos humanos coletados de comércio em grande escala, conhecimento local / tradicional, inovações futuras e pesquisas científicas; juntamente com os sistemas socioeconômicos que evoluíram em torno dos usos conhecidos. Preocupações e lacunas nesses sistemas são identificadas e possíveis abordagens para abordar essas lacunas são discutidas. Para expandir a utilização do cabelo para novos contextos, são discutidas considerações importantes, tais como conhecimentos, habilidades e requisitos de tecnologia e mercados potenciais. Finalmente, é delineado um quadro político para a utilização social e ambiental dos cabelos humanos. Este estudo mostra que o cabelo humano é um material altamente versátil com potencial significativo em várias áreas críticas, como agricultura, aplicações médicas, materiais de construção e controle de poluição. Além disso, esses usos são diversos o suficiente para empresários que vão desde indivíduos não especializados até indivíduos altamente técnicos e para a grande variedade de desperdícios de cabelo humano disponíveis em diferentes locais.

1. Introdução.

O cabelo humano é um material considerado inútil na maioria das sociedades e, portanto, é encontrado nos fluxos de resíduos municipais em quase todas as cidades e cidades do mundo [1]. Em áreas rurais ou áreas com baixa densidade populacional, o cabelo é jogado na natureza onde ele se decompõe lentamente ao longo de vários anos, retornando os elementos constituintes, a saber, carbono, nitrogênio, enxofre e assim por diante, para seus respectivos ciclos naturais. Em áreas urbanas ou áreas com alta densidade populacional, muitas vezes se acumula em grandes quantidades nos fluxos de resíduos sólidos e bloqueia os sistemas de drenagem, colocando um problema multifacetado. Devido à degradação lenta, ele permanece nos depósitos / fluxos de resíduos por longo tempo ocupando grandes volumes de espaço. Ao longo do tempo, o lixiviação desses despejos aumenta a concentração de nitrogênio nos corpos aquáticos, causando problemas de eutrofização. A queima de cabelo humano ou as pilhas de resíduos que os contém, uma prática observada em muitas partes do mundo produzem cheiro sujo e gases tóxicos como amônia, sulfetos de carbonilo, sulfatos de hidrogênio, dióxido de enxofre, fenóis, nitrilos, pirroles, e piridinas [2]. Os pedaços de cabelo abertos geram poeira de cabelo que causa desconforto para pessoas próximas a elas e, se inalado em grandes quantidades, pode resultar em vários problemas respiratórios. Óleos, suor e outras matérias orgânicas que se aderem à podridão do cabelo ao longo do tempo e se tornam uma fonte de mau cheiro e terreno de reprodução para agentes patogênicos.

A melhor maneira de abordar esses problemas é desenvolver sistemas que utilizem o material de resíduos como um recurso. Além de reduzir o desperdício, ele contribui para a economia. Como um recurso material potencial, o cabelo humano tem a vantagem de ser completamente biodegradável, renovável e disponível em todas as localidades.

Curiosamente, enquanto o cabelo é despejado como desperdício na maioria dos lugares, certos tipos de cabelo humano de alta qualidade e seus produtos também são comercializados internacionalmente em grandes escalas. Em 2018, a Índia exportou apenas 1 milhão de kg de cabelo humano e seus produtos no valor de US $ 238 milhões, e as importações globais totais foram avaliadas em US $ 24,24 bilhões [3]. Principalmente centrada em perucas, extensões de cabelo, e assim por diante, esse comércio também tem sido uma fonte de muitos dos problemas ambientais e de saúde acima mencionados. Devido à poeira do cabelo e aos cabelos em decomposição, os trabalhadores de muitas unidades de processamento de cabelo na Índia aumentaram os casos de tuberculose e infecções do tracto respiratório [4, 5]. A eliminação inadequada de cabelos e outros resíduos de processamento em muitas dessas unidades tem sido fonte de poluição e conflitos legais [4, 6]. Em um desses casos do mercado de Jwalapuri em Nova Deli, na Índia [6], os comerciantes usavam o lixo para disparar. Os protestos e os esforços legais dos vizinhos em 1998 levaram a deslocalização das unidades de processamento para as aldeias nos arredores de Nova Deli (discussões pessoais com Malik, I., 2018), mas nenhuma tentativa sistêmica foi tentada nas práticas de processamento. No distrito de Eluru, em Andhra Pradesh (Índia), o despejo de grande quantidade de desperdícios de cabelo das unidades de processamento nas margens de um rio local levou a poluição, problemas de saúde e conflitos, mas as autoridades não conseguiram resolver o problema porque não encontraram maneira de lidar com o desperdício de cabelo além de queimar ou despejá-lo [4]. Esses exemplos mostram que, apesar de uma economia em grande escala em torno do cabelo humano, não houve um pensamento sistêmico sobre o gerenciamento ambientalmente seguro do desperdício de cabelo humano.

Há uma grande necessidade, portanto, de desenvolver sistemas de utilização para vários tipos de desperdícios de cabelo humano encontrados em fontes municipais e industriais. A utilização eficiente e ambientalmente segura do cabelo humano exige a identificação de utilizações e tecnologias adequadas que possam ser adaptadas de acordo com o tipo de desperdício de cabelo e as circunstâncias locais de um lugar. Por exemplo, certas comunidades na China e na Índia têm usado cabelos humanos para fazer fertilizantes, enquanto certas comunidades nos EUA e no Japão têm feito cordas de cabelos para aplicações, por exemplo, equitação (vide infra).

Todo o uso e tecnologia de material, no entanto, também possui vários aspectos socioculturais e econômicos associados a ele, que geralmente determinam a capacidade de adaptação do uso ou da tecnologia. O desenvolvimento de uma utilização adequada para o desperdício de cabelo humano em um contexto, portanto, exige considerar todos os possíveis usos e tecnologias, juntamente com seus impactos socioeconômicos e ambientais. Embora exista uma grande quantidade de literatura de pesquisa sobre a biologia do crescimento do cabelo humano [7] e o cuidado do cabelo com seus aspectos socioculturais [8] e há algumas pesquisas sobre tecnologias usando cabelos humanos (vide infra), há muito pouca literatura sobre Manejo sistemático e ambientalmente seguro do desperdício de cabelo humano.

Este artigo explora e avalia vários usos do cabelo humano na perspectiva de expandir sua utilização como um recurso enquanto aborda os problemas de resíduos sólidos e ambientais associados. Os usos históricos e atuais do cabelo humano foram revisados, incluindo os usos tradicionais e locais / tradicionais, bem como tecnologias que estão sendo desenvolvidas em várias áreas da pesquisa científica. Isso inclui os aspectos socioeconômicos, ambientais e culturais dos sistemas comerciais que se desenvolveram em torno de alguns dos usos em grande escala. Com base nesta revisão, os problemas e as lacunas na utilização atual do cabelo humano são identificados e as abordagens abordadas são discutidas. Para o desenvolvimento de cabelo humano & # x201c; waste & # x201d; Como recurso, são discutidas várias considerações empresariais, como requisitos de conhecimento e habilidades e mercados potenciais. Finalmente, um quadro político é delineado para o desenvolvimento de sistemas de utilização socialmente justos e ambientalmente seguros para o desperdício de cabelo humano.

2. Metodologia.

Além da literatura disponível, os dados sobre uso de cabelo humano foram coletados através de estudos de campo intensivos envolvendo vários grupos-alvo: barbeiros, catadores de lixo, ONGs, pesquisadores públicos e científicos em geral. Os estudos foram conduzidos através de discussões informais com os membros do grupo alvo de estados de Delhi, Madhya Pradesh, Uttar Pradesh, Karnataka e Maharashtra na Índia durante novembro de 2018 a março de 2018. Os comerciantes de cabelo também foram contatados, mas eles geralmente eram bastante relutantes em discutir detalhes do comércio. Os dados sobre as estatísticas de exportação e importação foram retirados da base de dados Comtrade das Nações Unidas. A presença de um produto para cabelo específico no mercado global foi avaliada a partir de sites de comércio on-line e artigos de negócios. A autenticidade das informações obtidas através de discussões de campo foi verificada com pessoas de diferentes locais geográficos, bem como outras fontes disponíveis, e o mesmo foi tentado para obter dados obtidos em artigos de notícias e internet.

3. Usos do cabelo humano.

As propriedades únicas do cabelo humano, como sua composição química única, taxa de degradação lenta, alta resistência à tração, isolamento térmico, recuperação elástica, superfície escamosa e interações únicas com água e óleos, juntamente com seus papéis socioculturais, levaram a diversos usos diversos . Esses usos também dependem da variedade de cabelos disponíveis, variando em termos de cinco parâmetros: comprimento, cor, rectidão ou coragem, danos ao cabelo e contaminação.

Esta variação depende da cultura, etnia, estilos de cabelo e das práticas de cuidados com o cabelo na região. Por exemplo, em áreas com desnutrição ou em áreas onde tratamentos capilares, tais como ondulação permanente, tingimento e shampoos químicos são comuns, o cabelo está mais danificado. A contaminação química no cabelo é observada devido ao uso de corantes tóxicos e produtos químicos no cuidado do cabelo, ou devido à presença de produtos químicos tóxicos na atmosfera ou na cadeia alimentar da área. Por exemplo, em muitas áreas do mundo onde a reciclagem eletrônica de resíduos é realizada, o cabelo é encontrado contaminado com retardadores de chama bromados [9].

Esta seção descreve usos para diferentes tipos de cabelos humanos de acordo com o campo de aplicação. A distribuição geográfica e a idade histórica dos usos conhecidos são resumidas na Tabela 1, e os países que realizam novas pesquisas sobre o uso de cabelo humano estão listados na Tabela 2.

3.1. Indústria de moda, teatro e cosmetica.

3.1.1. Perucas, extensões de cabelo, cílios, bigodes, barbas e outros acessórios de beleza.

Esta é uma das mais antigas e atualmente a maior das indústrias baseadas no cabelo humano, com uma escala constantemente crescente devido à expansão global da indústria da moda. As perucas conhecidas mais antigas são de 1400 aC. Egito, alguns dos quais ainda estão intactos hoje após 3400 anos [10]. Nos países do leste, esses produtos atendiam principalmente ao mundo do teatro, mas no oeste evoluíram significativamente com a indústria da moda. Esta aplicação usa predominantemente boa qualidade, cabelos longos de quase todas as cores. Além disso, o cabelo em que todos os fios tem escamas superficiais na mesma direção (semelhante ao cabelo no corpo humano), conhecido como cabelo Remy, é preferido porque ele emaranha muito menos durante o trabalho. O cabelo não Remy é usado frequentemente após remover quimicamente a camada externa contendo a camada de cuticula. Os produtos de cabelo Pure Remy são caros, enquanto aqueles com cabelo não Remy ou cabelo humano misturados com outras fibras são mais baratos.

3.1.2. Material de teste para produtos de cuidados capilares.

As amostras de cabelo humano são usadas como materiais de teste para novas formulações de shampoos, óleos, condicionadores, corantes e assim por diante (com base em informações de sites comerciais, como alibaba / e experimentos relatados por empresas de produtos capilares e pesquisadores). Os usuários incluem pesquisadores de cuidados com o cabelo, fabricantes de produtos, cabeleireiros e estagiários em laboratórios e salões. Esses testes usam cabelos de cores diferentes, alcance de curling e diferentes níveis de dano.

3.1.3. Para fazer escovas de cosméticos.

As balanças no cabelo podem conter partículas de pó cosméticas e aplicá-la uniformemente sobre a pele ou uma superfície. Portanto, o cabelo humano é usado na elaboração de escovas de cosméticos [6, 11]. Quase todos os tipos de cabelo liso podem ser usados ​​para escovas.

3.2. Agricultura.

3.2.1. Como fertilizante.

O cabelo humano é um dos materiais orgânicos com maior teor de azoto (& # x7e; 16 & # x25;) na natureza, porque é predominantemente composto de proteínas (contendo nitrogênio). Para comparação, o esterco de gado contém apenas & # x7e; 0.2-0.3 & # x25; azoto. Além disso, o cabelo humano também contém enxofre, carbono e outros 20 elementos essenciais para as plantas [12]. Na atmosfera, o cabelo se decompõe muito devagar, mas os fungos de umidade e queratinolíticos presentes no solo, esterco animal e lodo de esgoto podem degradar o cabelo dentro de alguns meses [13]. Na agricultura tradicional chinesa, os cabelos humanos foram misturados com esterco bovino para preparar compostagem que foi aplicada nos campos no inverno [14, 15]. Em algumas comunidades na Índia, o cabelo foi usado diretamente como fertilizante para muitas culturas de frutas e vegetais e na fabricação de adubos orgânicos [16, 17]. Experimentos recentes em plantas de horticultura mostram que a aplicação direta de cabelo humano ao solo fornece os nutrientes necessários para as plantas durante mais de duas a três estações de cultivo [18]. Uma empresa chamada SmartGrow popularizou o uso de fertilizantes nos cabelos humanos nos EUA vendendo-a sob a forma de tapetes de cabelo para plantas em vaso. Pequenos empresários nos EUA também estão promovendo o cabelo como fertilizantes, empacotando-o em várias formas amigáveis ​​ao usuário, como em bolsas de chá [19]. Ao misturar o cabelo humano com esterco de gado e alimentar vermes na mistura, também é possível fazer um ponto de vermicomposição de boa qualidade dentro de um período de cerca de 2 meses [20]. O cabelo não combinado, no entanto, tem vantagens do que o cabelo compostado porque a compostagem pode levar a uma certa perda de nitrogênio.

Enquanto as vias de decomposição biológica levam alguns meses, o cabelo humano também pode ser decomposto dentro de algumas horas, hidrolizando quimicamente a altas temperaturas em soluções ácidas ou base. A solução hidrolisada, que consiste principalmente em aminoácidos com alguns ácidos graxos e nucleotídeos, pode ser utilizada como adubo líquido após a neutralização. Experimentos usando este hidrolisado como spray foliar mostram melhoramento do teor de clorofila, bem como biomassa em plantas de espinafre e trigo [21]. A aplicação da solução ao solo também mostra melhorias na cor e tamanho de Amaranthus dubius [22] e plantas de pimenta quente [23]. As experiências nas plantas de pimenta também mostram maior diversidade de bactérias intrínsecas do solo, o que reduz significativamente a propagação de uma doença de murcha nestas plantas causada pela bactéria Ralstonia solanacearum. Os impactos a longo prazo deste uso, no entanto, precisam ser avaliados.

Qualquer tipo de cabelo sem contaminação tóxica pode ser usado para fertilizantes. O cabelo finamente rasgado, no entanto, é melhor para uma decomposição mais rápida.

3.2.2. Controle de pragas.

O cabelo humano também é conhecido por resolver problemas que surgem de muitos animais, bem como pragas de insetos, embora por diferentes mecanismos. Entre os grandes animais, tem sido usado para repelir coelhos na Maurícia [24], roedores e javali na Índia (discussões de campo do autor, [25]) e cervo nos EUA [26]. Normalmente, o cabelo é espalhado ao longo do limite dos campos / fazendas ou perto de buracos de rato no campo. Coelhos, roedores e javali encontram seus alimentos cheirando, e os cabelos supostamente causam desconforto durante o cheiro entrando nas narinas. No caso do veado, a repulsão é supostamente causada pelo cheiro humano que emana do cabelo, porque o cabelo pendurado em sacos de nylon também funciona, e a técnica não parece funcionar bem nas áreas onde o veado não tem medo de seres humanos. Entre os insetos, o cabelo humano é usado para dissuadir besouros de rinoceronte na Índia [27, 28]. Pequenas bolas de cabelo humano são colocadas nos nós da planta afetada, como o coqueiro. Os besouros ficam emaranhados no cabelo tornando-se incapaz de se mover. Ao usar tapetes de cabelo humano, os agricultores da Flórida (EUA) conseguiram economizar 45.000 em pesticidas em cerca de 1 milhão de plantas no ano de 2007, além da economia de trabalho e benefícios como fertilizantes [29].

3.3. Materiais compostos.

3.3.1. Reforço de Materiais de Construção.

Devido à alta resistência à tração e alto coeficiente de atrito, o cabelo humano tem sido utilizado para reforçar construções baseadas em argila. Nas zonas rurais de Uttar Pradesh e Madhya Pradesh, na Índia (discussões de campo do autor, [30]), Bangladesh [31], Síria [32] e em países europeus [33], mistura de cabelo humano / argila (ao longo de com outras pastas) é usado em paredes de gesso, fornos de forro, roda e assim por diante. A adição de cabelo reduz significativamente a fissuração e prolonga a vida dessas estruturas. A pesquisa mostra que o reforço do cabelo humano aumenta a resistência estrutural, bem como a capacidade de isolamento térmico das estruturas de argila [34, 35]. Embora essas construções baseadas em argila agora estejam diminuindo nas áreas rurais, elas estão ganhando importância na arquitetura sustentável.

O reforço do cabelo humano também reduz as rachaduras na argamassa de cimento causada pelo encolhimento de plástico até 92 e x25; [36] e aumenta a resistência à compressão do concreto cíclico / cimento por mais de três vezes [37]. Esta melhor resistência à fratura e a resistência do concreto cimento e do concreto de cinzas volantes são altamente úteis em estruturas de alta pressão, tais como poços de petróleo e pontes. Qualquer tipo de cabelo pode ser usado nestas aplicações.

3.3.2. Móveis moldados e objetos.

Um empreendedor com sede no Reino Unido, Ronald Thompson [38], desenvolveu um método para a fabricação de materiais compósitos que inclui o primeiro cabelo humano de tecelagem em uma teia ou tapete e depois adicionando um aditivo estrutural como resina ou polímero flexível (de preferência um material reciclável ou biodegradável) . O compósito tem boa resistência e pode ser usado para fazer estruturas moldadas, como móveis e manequins. Um composto semelhante com cabelo não tecido também foi usado para fazer óculos de olho biodegradáveis ​​[39].

3.3.3. Composites para sistemas supercondutores.

Os equipamentos de potência supercondutores geralmente utilizam compósitos à base de fibra de vidro para isolantes criogênicos. Michael et al. [40] mostraram que o laminado composto de cabelo humano (e várias outras fibras naturais) com resina epóxi possui propriedades de degradação dielétrica adequadas para isolamento em sistemas criogênicos. Comparados aos compósitos de fibra de vidro atualmente usados, esses compósitos podem reduzir significativamente os custos de produção de equipamentos criogênicos.

3.4. Controle e Remediação de Poluição.

3.4.1. Separação óleo-água e remoção de derramamento de óleo.

A superfície do cabelo humano tem uma alta afinidade pelos óleos, muito maior que a afinidade pela água [41]. Esta propriedade é muito útil na separação óleo-água. Após o trabalho pioneiro de Phillip A. McCrory, do Alabama, EUA [42, 43], booms e tapetes de cabelo humano foram usados ​​para limpar os derrames de petróleo costeiro nas Filipinas e nos EUA [44, 45]. Neste método, o óleo pode ser recuperado através da remoção do cabelo, o que pode ser reutilizado até 100 vezes e # x2018; vantagens não presentes em outros métodos de remediação de derramamento de óleo. Com este método, até 98 & # x25; do óleo derramado pode ser recuperado. O cabelo oleoso pode então ser usado para cultivar cogumelos ostra [46], que decompor o óleo. O cabelo então deixado pode ser compostado. O cabelo humano também pode separar o óleo emulsionado em água, o que é muito caro para limpar por outros métodos [41]. Esta propriedade pode ajudar grandemente na limpeza de efluentes de indústrias, como refinarias de petróleo. Qualquer tipo de cabelo pode ser usado nestas aplicações (exceto com contaminação tóxica, que pode contaminar o corpo da água).

3.4.2. Removendo Fenóis, Aldeídos, Corantes e Poluentes de Metal Pesado da Água.

O cabelo humano absorve vários produtos químicos de soluções aquosas. As experiências mostram que o cabelo humano pode absorver poluentes orgânicos, como formaldeído [47] e fenol [48], e metais pesados ​​como mercúrio (Hg), cobre (Cu), cádmio (Cd) e prata (Ag) da solução aquosa [ 49, 50]. A capacidade de absorção de metal pode ser reforçada pelo pré-tratamento do cabelo com um álcali. O cabelo humano em pó tem uma boa capacidade de absorção para íons Ni (II) e Cr (VI) em pHs ácidos [51], e o cabelo humano parcialmente queimado [52] mostra a absorção seletiva de íons de mercúrio (Hg 2+) e prata (Ag +) sobre cobalto (Co 2+), cobre (Cu 2+) e ferro (Fe 3+). Assim, o cabelo humano pode ser um absorvente de baixo custo para a purificação de águas poluídas. A reciclagem / eliminação de pêlos contaminados, no entanto, pode se tornar um problema. A recuperação parcial dos metais absorvidos do cabelo foi explorada [49], mas pesquisas adicionais são necessárias para desenvolver métodos de recuperação / reciclagem para esses produtos químicos dos cabelos contaminados.

3.5. Farmacêutica e Aplicações Biomédicas.

3.5.1. Produtos farmacêuticos.

As proteínas do cabelo humano normalmente contêm 20 aminoácidos essenciais, que podem ser extraídos por hidrólise completa do cabelo [7]. Alguns dos aminoácidos obtidos com um bom rendimento dos cabelos humanos são L-cisteína, L-leucina, L-isoleucina e L-valina. A L-cisteína e seus derivados químicos são utilizados em muitas formulações cosméticas e farmacêuticas. Por exemplo, a L-cisteína é usada para loções de ondas permanentes e formulações de cicatrização de feridas, enquanto uma de suas derivadas, N-acetil L-cisteína (NAC) [53], é usada para tratar condições como congestionamento de tórax e intoxicação por acetaminofeno. O cabelo de certas regiões demográficas é melhor para extrair certos aminoácidos. Por exemplo, o cabelo preto da Ásia tem mais cisteína do que o cabelo loiro. Além disso, o cabelo que não é quimicamente alterado por nenhum tratamento estilístico é melhor, porque alguns desses tratamentos podem alterar a estrutura química do cabelo. Por exemplo, a crescente tendência de ondulação permanente em algumas partes da China tornou a extração de cisteína desses cabelos difícil [54].

3.5.2. Queratina de cabelo hidrolisada.

Uma mistura de aminoácidos e polipéptidos obtidos pela hidrólise da proteína queratina do cabelo humano, conhecida como proteína de queratina do cabelo humano hidrolisado (HHKP), é usada em produtos de cuidados capilares por muitas empresas [55, 56]. É relatado para reparar o dano do cabelo causado por vários tratamentos de cabelo, supostamente porque seus constituintes são semelhantes à proteína capilar nativa. A extração de HHKP requer cabelo não contaminado.

3.5.3. Usos Etnomedicinais.

Várias culturas têm usado cabelos humanos para a preparação de medicamentos tradicionais. O cabelo humano carbonizado (chinês: Xu & # xe8; Y & # xfa; T & # xe1; n, Latin: Crinis carbonisatus) tem sido usado na Medicina Tradicional Chinesa [57] para tratar hemorragias, queimaduras, feridas e cicatrizes. Também é usado em medicina veterinária para parar de sangrar e promover a micção [58]. Nas comunidades rurais de Chhattisgarh, Índia [17], a cinza capilar é aplicada para abrir feridas para alívio imediato da dor, bem como recuperação a longo prazo. Além disso, essas comunidades usam formulações feitas de cabelos em pó, cinzas capilares e decocção de cabelo para o tratamento de úlceras na boca, micose e bolhas devido a queimaduras. Outro estudo etnômico na Índia [59] revelou terapias usando cabelos humanos para tratamentos de anemia, asma, cálculos urinários, pilhas, envenenamento de mordida de ratos, entorses nos pés, problemas sexuais e dor no parto. A qualidade e a pureza dos cabelos são essenciais nestas preparações.

3.5.4. Material de sutura em cirurgia.

O cabelo humano tem uma força suficientemente alta para ser usada como sutura na maioria das cirurgias. É relativamente fácil amarrar nós com e não é infeccioso (devido à sua lenta taxa de decomposição e alta compatibilidade com o corpo humano). Seu uso como sutura era conhecido na Europa na Idade Média [60]. Estudos já estabeleceram o potencial das suturas de cabelo humano em cirurgias de reparação de feridas de catarata e conjuntiva [61, 62], cirurgias gerais em seres humanos e animais [63] e em microcirurgia [64]. Pode ser facilmente esterilizado por autoclave. Os cabelos longos e intactos de espessura média (não muito grossa ou muito fina) são os melhores para a sutura.

3.5.5. Biomateriais de Engenharia Baseados em Queratina.

Em 2002, Nakamura et al. [65] desenvolveu o método de Shindai para extrair proteínas de forma rápida e eficiente dos cabelos humanos, abrindo possibilidades de reengenharia de proteínas de cabelo humano em novos materiais. Based on this method, many materials with novel properties have been developed such as hair protein based thin films [66], hair protein gellan chitosan hybrid fibers [67], and protein scaffolds and hydrogels for tissue engineering [68, 69]. These materials have several potential applications in bioengineering and medical science such as for wound dressing and soft tissue regeneration with the advantage of good biocompatibility with the human body. Investigations on effects of these materials in surgical applications are under progress.

3.5.6. Human Hair Follicle Cell Cultures and Tissue Regeneration.

Biomedical studies show that certain cells from human hair follicles such as outer root sheath cells also are useful in wound treatments [70], autologous grafting of chronic wounds [71], and treatment of alopecia [72]. The follicles are collected from fallen hair or hair plucked from volunteers. Therefore, this application is not likely to utilize much of the hair waste.

3.5.7. Flexible Microelectrodes.

Human hair by itself is not a good conductor of electricity, but Xu et al. [73] from China have developed a human hair microelectrode by coating its surface with an ultrathin layer of gold. Currently used carbon fiber microelectrodes have good electrical conductivity, chemical stability, and low cost but are brittle and have weak signal strength and limited biocompatibility. The human hair microelectrode is flexible and its signal strength can be tailored by changing the hair length. The gold coating is chemically stable and the electrode is likely to be compatible with biological systems. In addition, these electrodes can also be useful as microsensors for small biomolecules. Further experiments are needed to test their efficacy in various biological systems.

3.6. Food Industry.

Many amino acids obtained from human hair such as L-cysteine are also used in the food industry as leavening agent for pizza dough and doughnuts, for artificial meat flavor, in nutritional supplements, and so forth. The use of human hair derived amino acids in the food industry, however, is a big source of concern in many countries (vide infra).

3.7. Scientific Instrumentation.

Human hair expands in length on absorbing moisture, and this expansion is reversible. This property was used by Horace-Benedict de Saussure in 1783 to make a hair hygrometer for humidity measurements. Since then, the instrument has undergone improvements and modifications in design [74, 75]. Although more sophisticated electronic instruments are now available for more precise measurements, hair hygrometers are still cheap and simple for reasonably good estimations of humidity and are still used in many metrological stations in the world. This application requires long hair (~12 inches or longer).

3.8. Textiles, Fiber Stuffing, and Other Artifacts.

3.8.1. Stuffing Toys, Mattresses, and Other Household Items.

Due to its elastic and cushiony nature and good thermal insulation properties, human hair has been used to stuff household items such as hair-pin cushions and toys in Hawaii and the USA [76, 77]and toys, furniture, mattresses, quilts, jackets, and so forth, in India ([6], author’s field discussions). In pin cushions, natural oil of the hair prevents the pins and needles from rusting [76]. For toys and mattress stuffing, human hair is usually mixed with cotton or other fibers (author’s field discussions).

3.8.2. Fabrics.

High thermal insulation, elasticity, and good tensile strength also make human hair useful for making various kinds of fabrics. In Arunachal Pradesh, India, people have traditionally been making fabrics by mixing human hair with yak hair, nettle fiber, and cotton [78]. In China, human hair, yak hair, and cotton are used to make interlining cloth for coats and jackets [79]. In these applications, mostly cotton yarn is used as warp and the hair is used as weft. Human hair blended with animal fibers is used for making blankets in Panipat, India. A company al. Kishore’s (Chennai, India) has also started making purely human hair fabric and clothing. Making felt from human hair is more difficult than from animal hair, but it is made by many for use as doormats, thermal padding of furniture, artwork, and so forth. A Serbian artist produced 1200 sq. m. of felt from human hair in 2009 [80].

3.8.3. Oil Filters.

Tightly woven human hair cloths were used in the 1920s as filters for heavy oils in refineries and distilleries because these processes involved high pressure that many natural fibers could not withstand [81]. Hair cloths, by contrast, were tough and almost untearable. Later, synthetic fibers with higher tensile strength and smaller diameters became available. Filters of these fibers could filter even smaller particles and therefore replaced the human hair filters.

Due to good tensile strength, human hair has been used to make ropes in many cultures, for example, to lift heavy beams and bells in the construction of Japanese temples [82] and for household purposes by Native Americans [83]. These ropes are still valued for horse riding [84].

3.9. Artwork.

Two art traditions evolved in the world around human hair as the key material. The first‘hair embroidery (called Moxiu in Chinese)‘flourished in China between the 7th and 13th centuries, when women made images of Buddha with their own hair [85]. This art revived again in the late 20th centuries and now has surpassed its past in color and variety. Earlier, natural shades of hair were used, but now dyed hair is also used. The tradition has even developed a rich school of portrait embroidery [86].

The second tradition‘hairwork‘evolved in the 19th century Scandinavian countries and then spread to England and America [87, 88]. Hairwork included intricate jewelry, flowers, buttons, brooches, and so forth, made of human hair with gold and resins. It also included the craft of hair embroidery. Dissolved hair and finely chopped hair mixed with oil were used as paint. The 1853 Crystal Palace Exposition in New York included a full line of hairwork jewellery, buttons, flowers, and even a tea set made completely of hair. Socially, hairwork pieces were mainly associated with special affection such as between spouses and in memories of a dead person (with hairwork piece made from the deceased person’s hair). Increasing symbolism of hairwork with death and mourning led to fading of this tradition by the early 20th century; however, recently, there is increasing interest in reviving this art and a society has been established to connect and promote hairwork artists in the world [89].

3.10. Miscellaneous Uses.

Human hair is placed with other fibers as nesting material to increase breeding of birds in places where bird populations are declining. Long fibers can entangle and cause injuries to the birds; therefore, short hair (3 inches or less) is recommended for the use. A stringed musical instrument named “gitgit” is also made using human hair as strings [90].

4. Chains of Value Addition in the Human Hair Trade.

Some of the uses discussed above have developed very elaborate chains of value addition for human hair, starting from collection to processing to marketing of various products. These systems have been largely shaped by the sources of hair, the actors involved, kind of processing required, nature and scale of distribution and markets, and the consumers concerns and preferences. This section highlights some of the key features of these socioeconomic systems.

4.1. Collection Systems.

Based on different sources, five kinds of collection systems are observed for human hair.

Barbers and Hair Stylists’ Lojas. Barber shops are one of the most convenient sources of the hair obtained from haircuts. In many countries (India, China, etc.), these shops predominantly collect long hair (>6 inches), usually obtained from women’s haircut or tonsuring, because of its higher market value for the wig trade. Short hair is mostly thrown away. At some places such as New Delhi (author, discussions with barbers) and Chennai [91] in India, short hair is also collected at very low price or for free for making quilts, blankets, amino acids, fertilizers, and so forth.

Special Religious Places Like Tirupati Temple. At certain religious places such as Tirupati Balaji temple in Andhra Pradesh and the city of Varanasi in India, a large number of people get tonsured as part of their religious practices [92]. The hair available here is of good quality because a large fraction of the visitors there come from rural areas who maintain their hair with natural oils, clay, and so forth. In addition, since women also get tonsured in these places, long hair is available in large amounts. Due to its high value, this hair is usually auctioned by the temple administrations or the barbers.

Hair Harvesting. In several regions of the world, many (usually poor) people collect and sell their own hair. This collection is in two forms: growing the hair long and cutting it and collecting the fallen hair during daily combings; the first case fetching more money. Harvesting long hair was well known in the 19th century in Prussia, England, France, Germany, Italy, and Romania [93, 94], where hair dealers would go to villages at annual fairs. Young girls would tend their hair year round and sell their tresses at the fairs in exchange of a handkerchief, a ribbon, or some money. By the last part of the 20th century, this business spread via Poland to Ukraine and Russia [95]. In parallel, similar collections also developed in India and other South Asian countries [96]. Currently, individuals can also sell their hair through several internet sites, though this trend is more prevalent in the USA and European countries.

The collection of fallen hair is known since the Victorian era when hair was collected for hairwork. In Indian villages, women collected their own hair for plastering ovens and walls (author, field discussions, Delhi and Madhya Pradesh). In many of these villages and urban slums, this hair is also sold to travelling traders in exchange of toys, hair accessories, and so forth [97, 98].

Trash Sorting and Scavenging. In many places (usually urban areas), where the fallen hair is not formally collected, it is thrown away in the household trash, dumpsters, or drains. This hair is then scavenged by waste pickers who collect and clean it. This practice is known since the mid-19th century Italy, where ragpickers scavenged for hair thrown away in drains for supply to America [88]. Currently, in many Indian cities including New Delhi, Ghaziabad, Ahmedabad, Vellore, Bangalore (author’s filed discussions, [98]), ragpickers collect hair out of trash coming from households, salons, hospitals, and so forth.

Charities. In the past century, several charity organizations have started collecting human hair donations from salons, school students, individuals, and so forth, specifically towards social causes such as hair tresses for cancer patients suffering from hair loss and oil spill remediation. Organizations, namely, Wigs for kids, St. Baldrick’s Foundation, Locks of Love (mostly based in USA) are a few collecting hair for patients suffering from hair loss and Matter of Trust collects hair for oil spill remediation. Most important feature of this system is that the hair is given for specific use without any money exchange involved.

None of these is a standardized system and exact collection mechanisms vary from one location to another, but two key features distinguish these systems: the intentions of the hair donors in parting with their hair and the actors involved in the collection. Table 3 summarizes donors’ intentions and the critical actors in the systems of collection described above. In collection via salons, trash scavenging, and religious tonsures, the donors often have no information or concern about the fate of hair, but, in hair harvesting and donations, donors actively participate in the collection process. The critical collectors range from barbers in the salon collection to ragpickers in trash scavenging. These collectors then sell the hair either directly to the hair processing units or to the large hair traders who supply it to the processing units. These systems also show that both economic as well as non-economic motives can drive the hair collection and a wide variety of actors can be involved in the process.

Among these systems, trash scavenging particularly is of concern because it involves several hazards. The ragpickers mostly work with bare hands and often get injuries and develop health problems. This system, however, also provides livelihood to large populations in many countries who have no other opportunities available to them. Therefore, there is a need to upgrade and improve the working conditions of the people in this system while maintaining their livelihoods.

In addition, several unjust hair collection practices have also been observed involving forceful shaving of hair from poor and helpless people and from dead bodies. During the Second World War, hair was shaved from prisoners and dead bodies in the German concentration camps to make war items such as felt and fabric [99]. In poor neighborhoods in India, hair collectors would abduct women, shave off their hair, and release them [98]; sometimes the traders get the hair by paying women’s husbands or family members. In Eastern Europe, prisoners and psychiatric patients are forcefully shaved by the institutions’ staffs, who make money by selling the hair [100]. In spite of public reports, these acts have not been regulated. Although such practices are not present everywhere and in every time, stopping these practices is crucial for a socially just human hair trade.

4.2. Storage and Processing.

After collection, proper cleaning and storage is crucial to remove any moisture, pathogens, oil, and biological or chemical waste to retain the shelf life of the hair and prevent related disease or environmental hazard. Further processing is needed according to the targeted products or applications. In small scale uses, all the processing is done by the users only. For example, in ethnic medicinal system, the barbers would supply good quality hair for the medicines directly to the medical practitioner who would then process it further [17]. In large scale industries, processing involves elaborate systems with large number of actors.

Detailed description of the processing practices and their prevalence is not possible here due to limited information, but author’s visits to processing units in Delhi and online reports by others [101] reveal some general practices in these places.

Separating Hair from Other Waste. Depending on the source, the collected hair often has other wastes such as cotton, blades, and household waste, which are first separated‘in almost all cases‘manually by several workers. This can be the case even for the sorted hair obtained from ragpickers or travelling hair collectors (sometimes the collectors intentionally add other stuff to add weight).

Washing. After sorting, the hair is washed. In the hairwork tradition, the hair was boiled in soda water for 15 minutes before use [102]. These days washing is done in water with caustic soda, soap, shampoo, detergents, or chemicals.

Drying. The hair is then dried under sun, in oven, or with hot air blowers. After drying, the hair can be stored without any concern for decay or odor.

Sorting. The hair is then sorted according to length, color, and quality. For example, strands of white hair are removed from a bunch of black hair.

Untangling. The long hair is untangled and then weaved.

Most of these processes have developed around the wig and hair extension industry but are common for other uses as well. Some steps vary according to the product. For example, the non-Remy hair in the wig industry is washed in acid to remove the tangling problem. Untangling is not needed for amino acid and pharmaceuticals production. For such applications, hair is chopped into fine pieces and then processed chemically [101].

In contrast to the collection systems, which are driven by large number of independent individuals, most of these processing units are run by enterprises managing the entire chain of processing steps except the collection. Most of these enterprises are large private companies; however, some smaller enterprises and workers’ cooperatives also exist [5, 103]. A lot of these units have developed in poor areas of the world because most of the processing is labor intensive. As a result, these industries also provide large scale employment in these areas.

As mentioned in Section 1, large scale expansion of human hair industry has also been a source of environmental and health problems. In addition to waste hair, other processing waste has also caused problems in some cases. In a facility manufacturing amino acids from human hair near Tirupati temple (Andhra Pradesh), effluent discharges caused significant ground water pollution [104]. Protests against the pollution led to closing of the facility (personal communications with Gowd, S. S., 2018). To address these, some of the enterprises have attempted safer modes of production, such as asking donors to provide cleaner or sorted hair, providing masks to workers, and setting waste treatment plants. In some wigs and hair extension industries in Delhi, the low quality left-over hair is sent to blanket-making industries in Panipat (author’s field discussions). Some of the solutions, however, have not worked in places. For example, many workers find masks inconvenient and do not use them [5]. These cases underline the need for a broader systemic thinking incorporating the lessons learned from these cases to develop safe practices of hair processing and waste management while ensuring well-being of the workers.

4.3. Markets, Consumer Preferences, and Regulations.

The global markets for human hair products have undergone large dynamics and this dynamics has varied according to the social and cultural perceptions about the product and its competing materials and products. Concerns about the product safety and trade regulations have also affected the markets for some of the products. The trade in unprocessed human hair was almost unrestricted until the mid-20th century. China banned the import of unprocessed human hair in 2002 due to increasing environmental problems [105].

The trade of wigs and hair extension has been fully unrestricted. The largest consumers in early 20th century‘Europe and America‘manufactured the wigs locally although with largely imported hair. Now, China, Hong Kong, Indonesia, and Italy are exporting finished products and the USA, UK, Japan, France, and Korea are the largest markets [3]. The coming of (cheaper) synthetic fibers in the 1970s reduced the demand for these human hair products [106]. However, better looks as well as workability of the natural hair helped it regain the markets by the 1980s. Increasing scale of trade has reduced the prices of natural hair products making these affordable for more people. The hair from India is in high demand because of much less chemicals and synthetic hair care products used on it and a large part if it coming from temples, which often is seen as a positive association. European and Russian hair is in demand because of its light color which can be easily dyed into various colors.

Several kinds of consumer concerns have affected the markets of wigs, hair extensions, and so forth. The first is about the safety in using hair treated with strong chemicals during processing because these cause allergies and skin problems to some users. Secondly, consumers do not prefer hair that is unethically sourced. The third involves religious and cultural beliefs specific to some societies. For example, in 2004, objections were raised within the Jewish community in the USA about the use of human hair wigs associated with temples in India and idol worship [107]. This controversy led to large scale public burning of natural hair wigs in the New York city and caused a significant blow to wig sales. After several debates and investigations, some Jewish groups disagreed with the objections, while some groups adhered to ban on natural hair wigs [108, 109].

Marketing and packaging strategies have promoted some of the human hair products in new markets. Carbonized human hair used in traditional medicines in China gained international markets due to increasing recognition of Traditional Chinese Medicine. In addition, marketing it as tea, single-use smaller packaging (e. g., 10 g), and using it in new formulations such as wound healing creams contributed to its increased use. Similarly, the idea of using human hair in agriculture was repulsive to many farmers in the USA. However, marketing in user-friendly forms such as mats by SmartGrow (vide supra) and highlighting of benign nature of the product and its advantages increased its acceptability [29]. Because of lack of extensive and inexpensive collection in the USA, however, the hair is largely imported from China and India [110].

The human hair derived chemicals in food products and cosmetics, while traded at large scales, have been a source of worldwide concerns and regulations. In 1976, the European Union prohibited the use of cosmetics having products of human origin (Cosmetic directive 76/768/EEC, Entry 416, Annex II), but the European Cosmetic Toiletry and Perfumery Association requested for modification in this directive to allow certain human hair derived materials in cosmetics. In 2005, Scientific Committee on Consumer Products of European Commission adopted an opinion SCCP/0894/05, permitting amino acids from human hair in cosmetics and non-food products provided they have been extracted under specific conditions [by hydrolysis of human hair with HCl (>20% during the whole process) for at least 6 hours at 100°C], to eliminate any health safety concern for external applications on human body. The European Union explicitly prohibited the use of amino acid L-cysteine in food products by the directive 2000/63/EC. Many religious communities have prohibited all human hair based products for food consumption because of their human origin. Apart from these regulations, a related and bigger concern has been the coming of food products in the markets, such as soy sauce made from human hair in China, sold without revealing the source of ingredients and often prepared in very unhygienic conditions [111]. Following media revelation of this practice, Chinese government banned the production of food items from human hair. These cases highlight the need for vigilance about safe processing and informed use of human hair products in food and cosmetics.

In summary, markets for many human hair products have expanded significantly in spite of several competing products. There is a large scope of expanding its markets provided consumer concerns are addressed and harmful practices in trade are checked.

5. Addressing the Concerns and Gaps in the Current Scenario.

The concerns in the human hair trade discussed above relate to the means of collection, the working conditions at the hair processing industries, waste disposal, and the products safety for the consumers. In addition, packaging and post-consumer waste generated from the human hair products is another issue that needs to be addressed. The disposal of these products after use can create solid waste problems of a similar nature or sometimes much worse than the original material. This section discusses possible solutions to these problems.

5.1. The Gaps in the Collection, Processing, and Trading Systems.

Although addressing the concerns in the trading systems need different strategies according to the locations, certain broad guidelines can help in achieving these goals.

Ensuring safe and ethical collection requires multidirectional approaches. Governments must stop forceful cutting or shaving of hair in public, prisons, mental health institutions, and so forth. Source separation of human hair from other waste needs to be encouraged at barber shops and households to reduce hazards to ragpickers and workers in the hair processing units. This can be done by spreading awareness about reusability of hair and creating more financial or other incentives such as those existing in the hair harvesting systems.

The processing units must ensure safe working conditions, environmental safety around the units, and product safety for the consumers. Cleaning and drying the hair soon after collection and storing it in dry and enclosed places would minimize the odor and hair dust problems. In most cases, cleaning and disinfection of hair can be accomplished by washing in hot water with soap or soda without any strong chemicals, which will reduce toxic effluents. Use of herbal soaps can further reduce the chemical discharges. Acids or bases, if used, must be neutralized and the water should be treated in an effluent treatment unit before discharging it. Hair waste from most of these units can be used as fertilizer. Hair of length ~1 cm or more can also be used in mud and concrete reinforcements. The waste protein solutions produced in amino acid extracting units can also be used as soil nutrient after proper pH control.

In terms of packaging, human hair fundamentally has no special requirement because, firstly, hair is solid, and, secondly, cleaned and well-dried hair is stable in atmospheric conditions. Consumers in many places are also asking for ecofriendly packaging of cosmetic products including the human hair products [112]. Therefore, use of biodegradable or reusable packaging at minimal necessary level must be promoted for human hair products.

Consumer concerns about human hair products have two aspects. First is the safety of using human hair itself in various products, which can be assessed by undertaking systematic research on the products. An example is the approach undertaken by the European Union on the use of human hair derived amino acids in cosmetics. Second is the contamination or hazards in the products originating from the hair’s source, collection method, or processing conditions. To identify such hazards in the products, simple tests should be developed for contaminants and product quality that can be conveniently conducted by consumers and standard enforcement agencies. In addition, standard protocols can be developed for safe hair processing for each use or product.

Transparency in the supply chains is also helpful in addressing many of the concerns; that is, the consumer should be able to know how the hair has been sourced and processed. Enterprises that manage the full operations starting from the collection to processing to sales are often more traceable, and these should be encouraged. Cooperatives of hair collectors, empowered with skills and financing to operate the complete chains of value addition, can also be an option for socially just and traceable systems.

5.2. Recycling of “Post-Consumer” Human Hair Waste.

Every use of human hair does not reduce the human hair waste because, in some uses, the disposal of the hair after use can bring it back into waste streams. For example, even though wigs and hair extensions use human hair at large scale, the hair is not consumed during use, after which it is again thrown away in the solid waste. On the other hand, the fertilizer use decomposes the hair and returns its elements back to the cycles of nature.

In terms of material flow, human hair uses can be broadly classified in three categories illustrated in Figure 1. For simplicity, these categories are called Type 1, 2, and 3 uses. In Type 1 uses, hair decomposes during processing or use and eventually becomes a part of the natural biological cycle. This category predominantly includes the agricultural uses, extraction of amino acids, uses in medicines, cosmetics, and sutures (after proper decomposition with biomedical waste).

Type 2 uses are those in which the hair remains intact during use and there is possibility of further recycling or reusing the hair after use for the same or different applications. This category includes wigs and hair extensions, toys and mattress stuffing, ropes, and so forth. Products such as hair fabric and hair embroidery pieces have human hair blended with other fibers/materials. These products can also be in Type 2 category but the possible recycling pathways would depend upon the other material(s) contained in the products. For example, hair fabric containing only human hair, yak hair, and cotton can be composted, but fabrics also containing synthetic fibers such as polyester are difficult to compost. Recycling such fabric would require the fibers to be separated.

Type 3 uses would neither decay the hair nor leave it intact for safe reuse or recycling. These are the applications that involve either contamination of the hair with toxic chemical or irreversible blending with certain non-biodegradable or ecologically unsafe materials. Hair contaminated with toxic organic pollutants is one such case. Other such use would be human hair composites with non-biodegradable resin. Recycling or safe disposal of these products require further processing to remove the specific contamination or separation of the other materials. For example, hair composites with non-biodegradable resin would need a method to separate the two materials or a method for safe decomposition such as combustion at very high temperatures to ensure safe destruction.

Reducing total human hair waste requires different approaches for each of the three categories. Type 1 uses must be promoted to ensure pathways which decompose and return the hair back to nature in healthy ways. For Type 2 uses, buy-back and reuse systems for the hair need to be developed so that these products do not end up in landfills. Such buy-back centers can be developed at barber shops, wig shops or as separate waste hair shops. Type 3 uses need research and development of methods that can be adopted widely to ensure either safe decomposition or recycling of hair and other constituent materials.

6. Developing a Policy Framework for Human Hair Utilization.

Even though significant human hair trade has developed in many parts of the world, the percent share of the available hair that is currently used is small. By assuming that every individual on average sheds ~100 g of hair annually by haircuts and during combings, annual hair harvests from India alone, with a population of ~1.2 billion (Census of India, 2018), amounts to ~120 million kg (No exact data is available, but hair growth for an adult is about 6 inch ~100 gm per annum. Average over entire population is likely to be slightly lower because of less hair in babies and old people but will be within 50% of this number.) In addition, there is similar amount of hair left from past years that has not decomposed and the post-consumer hair waste from wigs, stuffing, and so forth. The net export of human hair and its products from India was only ~1 million kg in the year 2018 (vide supra), and the local consumption in the country is much smaller. Therefore, current utilization even in India, with a very strong hair trade, is only about 1-2%. Such large amount of unused hair presents a significant potential for developing its uses in almost all parts of the world.

The availability of human hair in almost every city or town in the world is sufficient to support medium-sized operations of most of the uses. For example, a small town with a population of 100,000 generates an estimated annual hair harvest of ~10,000 kg, whereas large cities like New Delhi, with population of ~16 million (Census of India, 2018), generate ~1.6 million kg annually‘sufficient for many small to large scale operations.

Expanding human hair utilization to new locations needs a policy framework that must incorporate two simultaneous tasks: ensuring environmental and social well-being and building necessary support system for developing local as well as large scale uses. A support system would be based upon the knowledge, skill, and technology inputs needed for the uses and the market potential for the uses. This section first discusses the considerations such as inputs and market potential for promoting various uses. Then a policy framework is outlined that can incorporate the environmental and social justice with market expansion.

6.1. Knowledge, Skills, and Technology Inputs.

The uses of human hair span a wide variety of knowledge, skills, and technology needs. Based on these requirements, the uses can be categorized into three broad groups: K-centered, KS-intensive, and KST-intensive. K-centered uses only require basic knowledge and understanding about the use but not much skills and technology, for example, fertilizer, pest repellants, and so forth. Promoting these uses need only knowledge dissemination about the advantages and appropriate method(s) of the use.

KS-intensive uses would require knowledge as well as skills but not much technological input. Weaving a good quality hair cloth or doing hair embroidery requires intricate skills in the art. These uses do not require extensive technology or capital investment as they have been practiced in many rural and tribal societies for long. Developing these uses would require skill development through training programs.

KST-intensive uses would need knowledge, skills, and access to technology. Adopting these uses would require development of technical manpower as well as resources. For example, making hair-hydrolyzed proteins and engineering biomaterials are technologically intensive processes and require knowledge, skill, as well as finances to afford the technology.

This categorization is not rigid because innovations can change the skill, knowledge, or technology requirements for a use. Automation of many of the K-centered or KS-intensive uses can increase the requirements of technology and change the kind for knowledge or skills needed. For example, SmartGrow Company (vide supra) introduced human hair mats for fertilizers and incorporated weaving technology in the production, which added skill and technology requirements to the use. Sometimes a technology can also become so cheap or simple that even a KST-intensive use can become widely accessible.

6.2. Markets and Need Areas.

Market potential for human hair products depends on potential need areas, the economic feasibility, and advantages of the hair products in relation to its competing materials/products. There are several need areas in which human hair use can have a large impact. A single most important area is agriculture. With the approximate composition of ~16.5% nitrogen and assuming 50% of this amount recoverable by direct application in the soil (to account for nitrogen loss as gaseous oxides during decay), ~120 million kg of hair shed annually in India (vide supra) is equivalent to 9.6 million kg of nitrogen and ~20 million kg of urea. This use can significantly reduce the pressure on the petrochemical sector. Further, it is more sustainable because human hair is a renewable and locally sourceable resource as compared to the fossil-fuel-derived urea.

Pollution control, low cost medicines, sutures, and construction reinforcement are other key need areas in many countries in which human hair can be effectively used at large scales. For example, while many surgical sutures are available in the markets, sterilized human hair is a safe, locally available, and low cost option for many poor areas as well as for disaster times when large amount of medical supplies are needed at short notice.

Economic feasibility of hair products in the market depends on the scale of use, the value, and presence of potential consumers in a region. Uses such as wigs and artwork are high value markets and are economically feasible even if volume of sale is relatively low. On the other hand, uses such as fertilizer, pest repellant, stuffing of mattresses, and construction reinforcement have low value markets but can be economically feasible because of their high volume of usage.

6.3. Policy Framework.

Based on above discussion, Table 4 lists five key attributes for the hair uses. The kind of hair needed and the knowledge, skills, and technology requirements determine the feasibility of a use in a region. The post-consumer recyclability type indicates the kind of efforts needed to prevent further solid waste problems, while potential users and markets would determine the scope of the use.

Based on these attributes and the discussion in Section 5.2, the following policy guidelines emerge. (i) Legislations must be passed and enforced to stop forceful or unethical sourcing of hair. (ii) Standards need to be developed for cleaning, drying, and packaging of human hair that minimize the chemical use and waste production and ensure environmental safety while maintaining the product quality. (iii) Multiple uses need to be developed at each location to utilize different kinds of hair efficiently. Hair waste and other processing waste from the hair industries should be used in other possible applications, as detailed above. (iv) Type 1, K-centered, high-volume, and high-need uses are environmentally the safest and easiest to promote. Knowledge about these uses should be widely disseminated. (v) Buy-back systems need to be developed for Type 2 uses, particularly with high volume markets. (vi) Type 3 uses, particularly with high-volume markets, should be promoted only after appropriate methodology for decay or recycling of the product is formulated. (vii) Research on utilization and decay of contaminated hair and Type 3 products must be promoted. (viii) Training and technical support should be provided for KS - and KST-intensive uses with focus on environmental and human health safety. (ix) High value products should be promoted to economically support the low value products and thus the overall hair utilization cycle. Several stakeholders can contribute in evolving such a framework. Local governments and municipal bodies can facilitate the hair collection systems and business ventures, which will reduce their cost of solid waste management as well as the environmental burden on the area. National governments need to develop legislation for ethical collection and environmentally safe processing of hair. Governments should particularly help in promoting uses of public importance such as agriculture, oil spill control, construction reinforcements, and medical applications. Academic institutions can undertake research on safety issues of human hair uses and help in developing standards. These institutions, with the assistance of community experts, can also help in training people in the hair industry and the public about its uses and appropriate technologies. Increased awareness about the advantages of human hair in various areas can also make the public a stakeholder in this process. This awareness while reducing the stigma attached to human hair as a waste will also encourage local uses and innovations in the products and technologies, as well as in the institutions of hair trade.

7. Conclusions.

This study has shown that human hair has a large number of uses in areas ranging from agriculture to medicine to engineering industries. In addition, many new areas are being explored in scientific research. Large scale implementation of these uses, however, requires several environmental, social, and economic considerations.

Existing trade in human hair, which has evolved around some of these uses over centuries, provides several important lessons. The collection of hair can be based on many diverse systems driven by both economic and non-economic factors. Some of its products have sustained large markets in spite of competing products because of its better properties. This trade has provided livelihoods in many parts of the world but has also caused concerns about the ethical collection of hair, environmental and health safety at the hair processing industries, and product safety for consumers. Based on a systemic approach to the complete value addition chains from collection to consumption, most of these concerns can be addressed.

Using human hair by itself does not reduce the human hair accumulation in the waste streams because only certain (Type 1) uses that completely decay the hair during use reduce the hair “waste.” In other applications, hair remains intact during use and then generates post-consumer waste. For some of these applications (Type 2), buy-back systems for collecting and recycling the hair are needed. For other (Type 3) uses in which the hair gets contaminated or blended with toxic or non-biodegradable materials, further research is needed to ensure safe recycling or decay of hair and the blended materials to return them back to nature.

There is a large scope for expanding utilization of human hair as its current percent utilization is very low. It has uses appropriate for entrepreneurs ranging from lay to highly technical personnel and for the variety of hair available in different locations. Due to its unique properties and ubiquitous availability, human hair can contribute significantly in many critical areas of public importance such as agriculture, medicine, construction materials, and pollution control.

A policy framework is outlined for expanding human hair utilization while ensuring social and environmental well-being. This includes development of legislations and standards as well as building support system for various uses according to their environmental impact, entrepreneurial needs, and market scope. The public must be made aware of its beneficial properties and safe practices of collection and use. With assistance of various stakeholders, it is possible to develop complete utilization systems for human hair, which will reduce solid waste and environmental problems, generate significant socioeconomic benefits for people, and reduce pressure on other nonrenewable materials and fossil fuels.

Conflict of Interests.

The author declares that there is no conflict of interests regarding the publication of this paper.

Agradecimentos.

The author thanks Iqbal Malik, Dinesh Abrol, Satish Kumar, Radhakrishnaiah Parachuru, Dave Roth, and National Institute of Science Technology and Development Studies (NISTADS) colleagues for their invaluable discussions and guidance in this work; Beatrice Renzi, Janet A. Kourany, Aparna Basu, Aditi Jamalpuria, Niharika Sahoo, Papiya Ghosh, and Melissa A. Hines for reading and giving detailed comments on the paper; and NISTADS (CSIR), New Delhi, for supporting this research.