Om de problemen aan te pakken waarmee de traditionele Europese kleurstoffenindustrie wordt geconfronteerd, wetenschappers hebben een nieuwe en milieuvriendelijke manier ontwikkeld om kleurstoffen te produceren.

De problemen waarmee de traditionele Europese kleurindustrie wordt geconfronteerd, gaan van een gebrek aan innovatie en een zwak concurrentievermogen op de markt tot toxiciteit, gevaren voor het milieu en gezondheidsrisico's voor degenen die erin werken. De verfindustrie is gebaseerd op chemie en processen die meer dan een eeuw geleden zijn ontworpen, waarvan sommige zeer energieverslindend en potentieel gevaarlijk zijn voor de werknemers. Om explosieve reacties bij het mengen van de chemicaliën te voorkomen, het proces moet worden afgekoeld tot ijskoude temperaturen, wat veel energie kost. Daarnaast, sommige kleurstoffen kunnen giftig zijn en het risico bestaat dat ze via transpiratie op de huid terechtkomen. Bovendien, 10-15% van alle kleurstoffen die in de industrie worden gebruikt, komen tijdens de fabricage of het gebruik in het milieu terecht, een zeker risico vormen voor levende organismen. In het licht hiervan verbood de EU veel van deze giftige kleurstoffen, maar er waren niet voor allemaal alternatieven.

Om deze vooringenomenheid te overwinnen, hebben wetenschappers van het door de EU gefinancierde onderzoeksproject SOPHIED geleid door de Katholieke Universiteit van Leuven, in België, speciale eiwitten hebben geëxtraheerd, enzymen genoemd, van schimmels. Zelfs als de gekozen exemplaren er niet erg kleurrijk uitzien, ze kunnen de enzymen produceren die nodig zijn om de eco-kleurstoffen te maken. Deze stoffen werden gebruikt om kleurstoffen te synthetiseren voor het verven van textiel en leer.

"We wisten al dat er een heel spectrum aan kleuren in de schimmels zit en dat de enzymen nieuwe kleurverbindingen kunnen vormen tijdens het bioremediatiegedeelte, dat is het proces waardoor de stofwisseling van micro-organismen verontreinigende stoffen verwijdert. Wat we niet wisten, was of het mogelijk was om textielkleurstoffen te maken omdat deze speciale eigenschappen en chemische functies hebben die je in de natuur niet kunt vinden”, zegt Estelle Enaud van het Earth and Life Institute - Toegepaste Microbiologie aan de Université Catholique de Louvain. Enaud was postdoctoraal onderzoeker in het team van Sophie Vanhulle. Sophie Vanhulle, de projectcoördinator, twee jaar geleden overleden. “De uitdaging was of het mogelijk zou zijn om het enzym te gebruiken op een stof die niet natuurlijk is, en het bleek het te zijn!”.

Om de enzymen te extraheren worden de schimmels in een vloeistof gedaan die voedingsstoffen bevat, waardoor ze kunnen groeien en de gewenste eiwitten vrijgeven. Na het verwijderen van de schimmels, silicadeeltjes worden aan de vloeistof toegevoegd. "De combinatie van enzymen en silicadeeltjes zorgt voor een stabilisatie van het enzym en elimineert eiwitten aan het einde in ons kleurstofproduct, omdat ze allergieën kunnen veroorzaken”, Estelle Enaud wijst erop. “Het deeltje dat we het meest gebruikten, had een gemiddelde grootte van 100 µm, veel groter dan nano. De nanogrootte en het nanodeel van het project betreffen de enzymen die nanokatalysatoren zijn en ook wel biologische nanotools kunnen worden genoemd”, ze legt uit. “Ik moet toegeven dat ik het woord nano niet graag gebruik, want hoewel alles waar ik als biochemicus mee werk, nano is, biochemie is geen nieuw wetenschapsgebied”.

De nieuwe kleurstoffen hebben chemische eigenschappen waardoor ze direct hechten aan de vezels van polyamide, wol of zijde, waardoor het niet nodig is om extra chemicaliën toe te voegen die het water kunnen vervuilen en allergieën kunnen veroorzaken. “Alvorens dit product op de markt te brengen, het zou belangrijk zijn om de toxiciteit ervan te controleren”, Victor Punten, verantwoordelijke van de 'Inorganic nanoparticles group' bij het ICN (Institut Català de Nanotecnologia) benadrukt. “In principe grote silicadeeltjes zijn giftiger dan hun nano-tegenhanger:aan de ene kant omdat ze groter zijn, hebben ze moeite om de cel binnen te gaan, op de andere, zodra een paar van hen zijn binnengekomen, ze kunnen chronische ontstekingen veroorzaken die kunnen resulteren, misschien 20 jaar later, bij een vorm van kanker”, Punten legt uit. Enaud zorgt ervoor dat de silicadeeltjes die ze gebruiken niet giftig zijn. Ze voegt eraan toe dat de deeltjes gewoonlijk worden gebruikt in tandpasta, als ingrediënt in de tuinbouw, en in beton zijn niet geclassificeerd als gevaarlijke stoffen.

Een van de belangrijkste voordelen van traditionele kleurstoffen is dat ze bestand zijn tegen wassen, mechanische slijtage en bleken door zonlicht. Eerste tests met de nieuwe eco-kleurstoffen laten zien dat de kleuren pas vervagen bij zonlicht. Tijdens het werken aan een methode om ze lichtbestendig te maken, onderzoekers suggereren dat ze kunnen worden gebruikt voor het verven van kleding die een beperkte blootstelling aan zonlicht heeft, zoals ondergoed en sokken. “We moeten het proces nog optimaliseren, want het is momenteel echt waterverslindend”, Enaud geeft toe.

De enzymatische technologie van het project zou brede toepassingen kunnen hebben, niet alleen in de textiel, maar ook in de leer- en cosmetische industrie. Volgens Enaud, het zou ook kunnen worden gebruikt voor de bioremediatie van giftige verbindingen in de kleurstofindustrie, toegepast op bepaalde verwerkingen die de kleurweergave van voedsel of drank verbeteren of wijzigen, naast het gebruik als ontsmettingsmiddel voor medische en persoonlijke verzorgingstoepassingen en zelfs, als een mogelijke nieuwe toepassing, als biobrandstofcellen.

Deze hi-tech alternatieven voor traditioneel textiel zijn alleen beschikbaar in de EU, wat de Europese industrie, tot nu toe ontheemd naar de derde wereld, een aanzienlijk voordeel ten opzichte van de Aziatische kleurstoffenmarkten.