Enzime, promisiunea unei industrii textile „mai ecologice”?

Anunțul de la începutul acestei săptămâni cu privire la cea mai recentă dezvoltare a lui Carbios a fost larg raportat în mass-media. Într-adevăr, procesul său enzimatic pentru depolimerizarea fibrelor de poliester din deșeurile textile deschide o nouă cale interesantă de reciclare.

Studiate de mulți ani în laborator, tratamentele enzimatice sunt preocupante pentru industria textilă din mai multe motive: sunt stereospecifice *, netoxice, eficiente în cantități mici, respectând mediul și economisind resursele necesare (apă, energie). În plus, enzimele sunt practic aplicabile tuturor etapelor de fabricație, de îndată ce există un tratament chimic, al textilelor.

Enzime bine cunoscute în lumea textilelor

În prezent, tratamentele enzimatice sunt deja utilizate pentru o varietate de tratamente umede. Dintre acestea, pot fi citate mai multe exemple, cum ar fi desizarea țesăturilor de bumbac folosind enzime ca alternativă ecologică la desezarea chimică. Sau „bio-lustruire”, un proces de finisare enzimatică care îmbunătățește calitatea unei țesături celulozice prin reducerea tendinței de pilling și estomparea țesăturilor. Albirea organică a bumbacului care încorporează o enzimă (perhidrolază) îi permite să înjumătățească pierderea în greutate a bumbacului în comparație cu substanțele chimice convenționale care utilizează peroxid de hidrogen alcalin, reducând în același timp consumul de apă și „energie”. Tratamentele abrazive aplicate în mod tradițional la denim pot fi înlocuite cu acțiunea enzimelor celulazice pentru decolorare. Spălarea mătăsii se poate face fără deteriorarea acestui material fragil prin utilizarea enzimelor proteolitice. Etc.

Căutarea unor soluții mai potrivite

Cercetătorii britanici și din Noua Zeelandă au folosit enzime (tipuri de protează și lacază) pentru a oferi soluții alternative metodelor convenționale de colorare, albire și producere a modelelor decorative de suprafață. Această lucrare deschide noi modalități de finisare a tratamentelor pentru protează, o enzimă utilizată în mod tradițional pentru modificarea lânii și lacază, o enzimă care catalizează reacțiile redox și este utilizată în special pentru estomparea denimului. Aceste efecte inovatoare și ecologice au fost studiate, pe țesături de lână, poliamidă și poliester, ca parte a proiectului LEBIOTEX (Laser Enhanced Biotechnology for Textile Design), care a avut loc între 2012 și 2015, apoi în lucrări consecutive.

La Universitatea de Stat din Pennsylvania, o echipă a realizat un studiu din 2016 care investighează potențiala auto-reparare a îmbrăcămintei deteriorate sau perforate, acoperind-o cu o formulare bazată pe proteine programabile polielectrolite, care dezvoltă proprietăți de auto-reparare în prezența apei. Ideea a fost de a dezvolta un strat subțire și transparent care să repare defectele microscopice și macroscopice ale hainelor în timpul ciclurilor de spălare, pentru a le face reutilizabile. Implementarea unei enzime micro-încapsulate specifice în această acoperire ar pregăti, de asemenea, calea pentru îmbrăcămintea capabilă să protejeze o persoană împotriva expunerii accidentale la substanțe chimice, de exemplu îmbrăcăminte de luptă, costume de protecție împotriva produselor fitosanitare pentru fermieri sau EIP pentru lucrătorii care operează în medii.

În ceea ce privește materialul, prepararea unuia dintre posibilii precursori ai poliamidelor pe bază de petrol, lactamele, ar putea fi realizată prin fermentare, datorită unei enzime microbiene (acil-CoA ligază), un mod care are un impact mai mic asupra mediului și consumă mai puțină energie. Cercetători din S.U.A. Departamentul Energiei Joint BioEnergy Institute și partenerii lor, au publicat în revista ACS Synthetic Biology din mai 2017 dovada conceptului acestui proces biologic inovator.

În ceea ce privește reciclarea, cercetătorii de la Institutul de Botanică Kunming de la Academia Chineză de Științe au descoperit anul trecut că o ciupercă ar putea descompune poliuretanul (PUR), un plastic care nu a fost degradabil până acum. Cercetătorii au demonstrat că enzimele secretate de acest miceliu sunt capabile să rupă legăturile dintre polimerii care constituie poliuretanul, în diferite medii de cultură: cultura plăcilor, cultura lichidă și tehnica înmormântării în sol. Alți factori pot influența performanța, cum ar fi pH-ul mediu sau temperatura. Până atunci ne-biodegradabilă, această descoperire ar putea deschide calea pentru un control mai bun al poluării apei și solului prin poliuretan.

Mai recent, o echipă de oameni de știință de la Universitatea din California a anunțat că au dezvoltat o metodă mai verde pentru a produce nuanța indigo folosită pentru țesătura denim în blugi, folosind bacterii cultivate în laborator și încorporând o enzimă în timpul procesului.

În Europa, proiectul Chito Tex își propune să dezvolte chitina insectelor ca o sursă nouă și durabilă de chitină (alta decât cea actuală din cochilii de crustacee) pentru utilizare ca acoperire funcțională a suprafeței pentru fire și suprafețe textile, în special pentru aplicații tehnice. EUCODIS Bioscience se concentrează aici pe dezvoltarea și furnizarea de enzime noi pentru conversia biochimică a chitinei în chitosan și modificarea acesteia în aval în acoperire. Se așteaptă ca EUCODIS Bioscience să-și extindă portofoliul de enzime într-un domeniu complet nou al chitinei și al enzimelor modificatoare de chitosan pentru aplicații textile. Inițiat în 2015, rezultatele proiectului ar trebui să ajungă anul acesta.

Cele mai recente inovații de piață

În 2013, Invista, unul dintre cei mai mari producători integrati de polimeri și fibre din lume, a semnat un acord cu un start-up de biotehnologie Arzeda Corp., pentru dezvoltarea de noi tehnologii care să permită noi procese bio-derivate. În 2014, Invista a anunțat o nouă colaborare, de data aceasta cu EUCODIS Bioscience, în jurul ingineriei enzimelor pentru a dezvolta procese bio-derivate pentru producția de produse chimice industriale. În 2016, Oficiul de Brevete și Mărci al Statelor Unite a acordat Invista un brevet american pentru o tehnologie care utilizează materii prime pe bază de bio, tehnologia „Archytas” a lui Arzeda, care permite construirea căilor metabolice și proiectarea enzimelor. Sintetice pentru obținerea moleculelor chimice de către biotehnologic înseamnă utilizarea principiului fermentării zahărului (sau a altui substrat) pe drojdie sau bacterii modificate.

DuPont Industrial Biosciences a anunțat în mai 2017 noi descoperiri în jurul enzimei de detergent lichid DuPont Revitalenz 200. Un recent studiu de îngrijire a țesăturilor realizat de DuPont Industrial Biosciences a evidențiat nemulțumirea semnificativă a consumatorilor cu privire la captarea și decolorarea țesăturilor. Ca răspuns, DuPont a dezvoltat Revitalenz 200, singura enzimă celulazică de pe piață care pretinde că oferă trei beneficii într-un singur produs: prevenirea pillingului; compatibilitatea cu enzimele proteazei; și o capacitate dovedită de a menține albul îmbrăcămintei.

În Italia, Garmon Chemicals este un pionier al aplicațiilor enzimatice în tratamentul îmbrăcămintei. În 2016, Garmon Chemicals a comercializat nimbus, o gamă originală de auxiliari chimici și coloranți care încorporează enzime, selectate special pentru a fi nebulizate în sisteme închise (până la 80% economii de apă și economii de energie). Energie importantă). În 2017, compania a lansat geopower nps ™, un compus enzimatic inovator care înlocuiește în mod eficient piatra ponce pentru spălarea denimului. .

În 2016, gigantul danez al biotehnologiei Novozymes ** a comandat un sondaj la 310 cumpărători germani și francezi pentru a explora impactul bio-tratamentului (antipiling etc.) asupra deciziilor de cumpărare a hainelor. Rezultatele sunt clare: consumatorii spun că sunt dispuși să plătească mai mult pentru beneficiile biotratării.

Piața globală a enzimelor industriale a fost evaluată la aproximativ 4,62 miliarde USD în 2015 (sursa: Gran View Research). Segmentul aplicațiilor tehnice domină piața globală a enzimelor industriale, cu o cotă de piață de peste 48% în 2015. Utilizarea crescândă a enzimelor pentru aplicații tehnice (hârtie, detergenți, biocombustibili, textile etc.) este de așteptat să asigure o medie anuală estimată o creștere a segmentului de peste 7% pe o perioadă din 2016 până în 2024.

Surse: IFTH - 16.03.18

* O reacție chimică stereospecifică este „o reacție în care un substrat cu o configurație determinată și unică este transformat într-un produs cu o configurație determinată și unică”

** Cu o cotă de piață de 48% a enzimelor industriale, Novozymes este lider în furnizarea de soluții biologice pentru industria chimică, alimentară și textilă din 130 de țări.