Farverige øko-tekstiler takket være enzymer i nanostørrelse

For at løse de problemer, som den traditionelle europæiske farvestofindustri støder på, forskere har udviklet en ny og miljøvenlig måde at fremstille farvestoffer på.

Problemerne for den traditionelle europæiske farveindustri går fra mangel på innovation og svag markedskonkurrenceevne til toksicitet, miljøfarer og sundhedsrisici for dem, der arbejder i det. Farvefremstillingsindustrien er baseret på kemi og processer designet for mere end et århundrede siden, hvoraf nogle er meget energikrævende og potentielt farlige for arbejderne. For at forhindre eksplosive reaktioner ved blanding af kemikalierne, processen skal køles ned til iskolde temperaturer, som bruger meget energi. Udover, nogle farvestoffer kan være giftige, og der er risiko for, at de kan passere huden gennem sved. I øvrigt, 10-15% af alle farvestoffer, der anvendes i industrien, frigives til miljøet under fremstilling eller brug, udgør en vis risiko for levende organismer. I lyset af dette forbød EU mange af disse giftige farvestoffer, men der var ikke alternativer til dem alle.

For at overvinde denne skævhed har videnskabsmænd fra det EU-finansierede forskningsprojekt SOPHIED ledet af det katolske universitet i Louvain, i Belgien, har udvundet specielle proteiner, kaldet enzymer, fra svampe. Selvom de valgte prøver ikke ser særlig farverige ud, de kan producere de enzymer, der er nødvendige for at skabe øko-farvestofferne. Disse stoffer blev brugt til at syntetisere farvestoffer til farvning af tekstiler og læder.

"Vi vidste allerede, at der er et helt spektrum af farver i svampene, og at enzymerne kan danne nye farveforbindelser under bioremedieringsdelen, det er den proces, hvorigennem mikroorganismernes metabolisme fjerner forurenende stoffer. Hvad vi ikke vidste var, om det var muligt at lave tekstilfarvestoffer, fordi disse har særlige egenskaber og kemiske funktioner, som man ikke kan finde i naturen”. siger Estelle Enaud fra Earth and Life Institute - Applied Microbiology ved Université Catholique de Louvain. Enaud var post-doc forsker i Sophie Vanhulles team. Sophie Vanhulle, projektkoordinator, døde for to år siden. "Udfordringen var, om det var muligt at bruge enzymet på et stof, der ikke er naturligt, og det viste sig, at det var det!”.

For at udvinde enzymerne sættes svampene i en væske, der indeholder næringsstoffer, som giver dem mulighed for at vokse og frigive de ønskede proteiner. Efter at have fjernet svampene, silicapartikler tilsættes væsken. "Kombinationen af ​​enzymer og silicapartikler bringer til en stabilisering af enzymet og eliminerer proteiner i slutningen af ​​vores farvestofprodukt, da de kan fremkalde allergi", påpeger Estelle Enaud. "Den partikel, vi brugte mest, havde en gennemsnitlig størrelse på 100 µm, meget større end nano. Nanostørrelsen og nanodelen af ​​projektet vedrører de enzymer, der er nanokatalysatorer og også kan kaldes biologiske nanoværktøjer”, forklarer hun. "Jeg må indrømme, at jeg ikke rigtig kan lide at bruge ordet nano, for selvom alt, hvad jeg arbejder med som biokemiker, er nano, biokemi er ikke et nyt videnskabeligt område”.

De nye farvestoffer har kemiske egenskaber, der gør det muligt for dem at klæbe direkte til fibrene i polyamid, uld eller silke, gør det unødvendigt at tilføje ekstra kemikalier, der kan forurene vandet og fremkalde allergier. "Før du sætter dette produkt på markedet, det ville være vigtigt at kontrollere dets toksicitet”, Victor Puntes, ansvarlig for 'Uorganiske nanopartikler-gruppen' ved ICN (Institut Català de Nanotecnologia) påpeger. "I princippet store silicapartikler er mere giftige end deres nano-modstykke:på den ene side, når de er større, har de svært ved at komme ind i cellen, på den anden, når et par af dem er kommet ind, de kan producere kronisk betændelse, der kan resultere, måske 20 år senere, i en form for kræft", Puntes forklarer. Enaud sikrer, at de silicapartikler, de bruger, ikke er giftige. Hun tilføjer, at partiklerne sædvanligvis bruges i tandpasta, som ingrediens i gartneri, og i beton er ikke klassificeret som farlige stoffer.

En af de vigtigste fordele ved traditionelle farvestoffer er, at de modstår vask, mekanisk slid og blegning ved sollys. De første test af de nye øko-farvestoffer viser, at farverne først begynder at falme i sollys. Mens du arbejder på en metode til at gøre dem lysbestandige, forskere foreslår, at de kan bruges til farvning af tøj, der er begrænset udsat for sollys, såsom undertøj og sokker. "Vi mangler stadig at optimere processen, for i øjeblikket er det virkelig vandforbrugende”, Enaud indrømmer.

Projektets enzymteknologi kan have brede anvendelsesmuligheder ikke kun i tekstil, men også i læder- og kosmetikindustrien. Ifølge Enaud, det kan også bruges til bioremediering af giftig forbindelse i farvestofindustrien, anvendes på visse former for behandling, der forbedrer eller ændrer farveudseendet på mad eller drikke, ud over at blive brugt som et desinfektionsmiddel til medicinske og personlige plejeapplikationer og endda, som en potentiel ny applikation, som biobrændselsceller.

Disse højteknologiske alternativer til traditionelle tekstiler er kun tilgængelige i EU, hvilket giver den europæiske industri, indtil nu lidt fordrevet til udviklingslandene, en væsentlig fordel i forhold til de asiatiske farvestofmarkeder.