Forscher an der University of California in Berkeley versuchen, die Blue Jeans grüner zu machen, indem sie Bakterien entwickeln, um den Indigofarbstoff zu produzieren, der für den charakteristischen Farbton der Jeans verantwortlich ist.
"Das Sterben von Indigo für Denim ist leider ein ziemlich schmutziger Prozess", sagt John Dueber, Professor für Biotechnik, der die Forschung mit leitete und kürzlich in der Fachzeitschrift Nature Chemical Biology veröffentlicht wurde .
Die überwiegende Mehrheit der Jeans ist mit synthetisch hergestelltem Indigo gefärbt, das die Farbe des aus der Indigofera- Pflanze extrahierten Farbstoffs imitiert. Die Synthese von Indigofarbstoffen erfordert eine Reihe toxischer Chemikalien, einschließlich Formaldehyd, ebenso wie der eigentliche Färbevorgang. Dies erzeugt eine enorme Menge an Verschmutzung; In einigen Teilen der Welt verlaufen Flüsse in der Nähe von Denim-Mühlen blau und verschmutzen und töten Fische und beeinträchtigen die Gesundheit von Arbeitnehmern und Anwohnern. Mit mehr als 40.000 Tonnen Indigo pro Jahr ist dies ein erhebliches Problem.
Dueber und sein Team wollten einen Indigo kreieren, der weniger Chemikalien zur Synthese benötigt und dem während des Färbevorgangs nicht so viele Chemikalien zugesetzt werden müssen.
„Dazu haben wir uns von der natürlichen Synthese von Indigo durch Pflanzen inspirieren lassen“, sagt Dueber.
Das Team konstruierte einen Stamm von E. coli- Bakterien als chemische Fabrik zur Herstellung eines Indigo-Vorläufers. Der Vorläufer ist stabil und kann gelagert werden, bis er benötigt wird. Im Gegensatz zu herkömmlichem synthetischem Indigo, das eine chemische Behandlung erfordert, um das Indigo zu reduzieren und zu solubilisieren, damit es in der Baumwollfaser kristallisieren kann, benötigt der durch E. coli hergestellte Vorläufer nur die Zugabe eines Enzyms. Das Endergebnis sei „identisch“ mit dem traditionellen Färben von synthetischem Indigo, sagt Dueber.
Ein mit bakterienproduziertem Indigo gefärbter Schal (John Dueber) Laut Dueber gibt es zwei Hauptherausforderungen, die bewältigt werden müssen, bevor bakterienproduzierter Indigo für den Massenmarkt geeignet ist. Die erste Herausforderung besteht darin, dass das Färben von Indigo bei einem hohen pH-Wert am effizientesten ist - die meisten Denim-Mühlen verwenden einen pH-Wert von etwa 10, 5. Das im Dueber-Team verwendete Enzym funktioniert jedoch nur bis zu einem pH-Wert von 8. Daher arbeitet das Team daran, das Enzym so zu manipulieren, dass es bei einem höheren pH-Wert funktioniert. Die zweite Herausforderung ist die Vergrößerung.
„Wir sind ziemlich zuversichtlich, dass wir den Prozess auf größere Volumina skalieren können“, sagt Dueber. "Aber es gibt immer etwas zu tun, vom Labormaßstab bis zum industriellen Maßstab."
Dueber schätzt, dass das von Bakterien produzierte Indigo in wenigen Jahren in der Herstellung von kleinen Designer-Jeans verwendet werden könnte. Bessere Prozesse sind schnell nötig, sagt er.
"Viele der Länder [die Denim produzieren] beginnen, über ihre Umweltvorschriften nachzudenken, und es ist wahrscheinlich, dass an diesen Orten mehr Druck aufkommt, um den Prozess zu wiederholen", sagt er.
Peter Hauser, ein pensionierter Professor für Textilingenieurwesen an der North Carolina State University, der Indigo studierte, stimmt zu, sagt jedoch, dass Technologien wie Dueber das ganze Problem nicht lösen können.
Laut Hauser wird ein großer Teil der Umweltverschmutzung bei der Herstellung von Denim verursacht, indem der Denim nach dem Färben abgespült und abgeschliffen wird, um den gewünschten Used-Look zu erzielen. Mit bakterienproduziertem Indigo gefärbter Denim würde beim Waschen immer noch schmutziges Abwasser produzieren, sagt Hauser.
"[Indigo aus Bakterien] wird nicht weniger umweltschädlich sein, wenn es erst einmal um das Garn geht", sagt Hauser.
Einige umweltbewusste Hersteller kehren zu natürlichem Indigofarbstoff zurück, der weniger Chemikalien benötigt, aber aus Kosten- und Skalengründen lange Zeit vermieden wurde. In Tennessee ermutigt eine Firma namens Stony Creek Colors die Landwirte, Indigo anstelle von Tabak anzubauen, in der Hoffnung auf eine natürliche Wiederbelebung des Indigos. Aber auch natürliches Indigo verschmutzt das Wasser, wenn es während der Herstellung abgespült wird.
Eine andere Lösung wäre, Jeans zu färben, ohne überhaupt Indigo zu verwenden. Die meisten Farbstoffe dringen tatsächlich in den Stoff ein, aber Indigo haftet nur an der Oberfläche des Fadens, weshalb so viel davon ins Wasser abspült. Aus diesem Grund beginnen die abgenutzten Teile der Jeans weiß zu werden. Während andere Farbstoffe Denim blau machen könnten, würden sie sich nicht auf dieselbe charakteristische und begehrte Weise abnutzen.
"Indigo ist eigentlich ein schrecklicher Farbstoff", sagt Hauser. "Aber wegen dieser Eigenschaft verblasst es und wäscht sich ab, und deshalb mögen die Leute es."
