Ферменти, обіцянки; більш текстильна промисловість; зелена мода на текстиль
Повідомлення на початку цього тижня про останню розробку Carbios широко поширювалось у ЗМІ. Дійсно, його ферментативний процес деполімеризації поліефірних волокон із текстильних відходів відкриває цікавий новий шлях для переробки.
Ензимні засоби, що вивчаються протягом багатьох років у лабораторії, викликають занепокоєння в текстильній промисловості з багатьох причин: вони є стереоспецифічними *, нетоксичними, ефективними в невеликих кількостях, з повагою до навколишнього середовища та економлячи на необхідних ресурсах (вода, енергія). Крім того, ферменти практично застосовуються на всіх стадіях виготовлення текстилю, як тільки відбувається хімічна обробка.
Ферменти, добре відомі у текстильному світі
В даний час ферментативні методи лікування вже застосовуються для різноманітних мокрих процедур. Серед них можна навести кілька прикладів, таких як знебарвлення бавовняних тканин з використанням ферментів як екологічної альтернативи хімічному знежирення. Або “біополірування”, ферментативний процес фінішної обробки, що покращує якість целюлозної тканини за рахунок зменшення схильності до розпилювання та розмиття тканин. Органічне відбілювання бавовни, що включає фермент (пергідролазу), дозволяє зменшити вдвічі втрату ваги бавовни порівняно із звичайними хімічними речовинами, використовуючи лужну перекис водню, одночасно зменшуючи споживання води та енергії. Абразивні методи лікування, які традиційно застосовуються для деніму, можуть бути замінені дією ферментів целюлази на зміну кольору. Шовкове очищення можна зробити без пошкодження цього тендітного матеріалу, використовуючи протеолітичні ферменти. І т. Д.
Пошук більш підходящих рішень
Британські та новозеландські дослідники використовували ферменти (протеази та лаказні типи), щоб запропонувати альтернативні рішення традиційним методам фарбування, відбілювання та виготовлення декоративних малюнків поверхні. Ця робота відкриває нові способи фінішної обробки протеази - ферменту, традиційно використовуваного для модифікації вовни, і лакази - ферменту, який каталізує окисно-відновні реакції і, зокрема, використовується для вицвітання деніму. Ці інноваційні та екологічно чисті ефекти були вивчені на вовни, поліаміді та поліефірних тканинах в рамках проекту LEBIOTEX (Покращена лазерна біотехнологія для дизайну текстилю), який проходив між 2012 та 2015 роками, потім у послідовних роботах.
У Пенсильванському державному університеті команда провела дослідження 2016 року, досліджуючи потенційний самовідновлення пошкодженого або проколотого одягу, покривши його складом на основі програмованих білкових поліелектролітів, які розвивають самовідновлювальні властивості у присутності води. Ідея полягала в тому, щоб розробити тонке і прозоре покриття, яке дозволить відновити мікроскопічні та макроскопічні дефекти одягу під час циклів прання, щоб зробити їх багаторазовими. Впровадження специфічного мікрокапсульованого ферменту в цьому покритті також відкриє шлях для одягу, здатного захистити людину від випадкового впливу хімічних речовин, наприклад бойового одягу, захисних костюмів проти фітосанітарних продуктів для фермерів або ЗІЗ для робітників, що працюють у токсичних речовинах середовищах.
З матеріальної сторони підготовка одного з можливих попередників поліамідів на основі нафти, лактаму, може здійснюватися шляхом ферментації завдяки мікробному ферменту (ацил-КоА-лігаза), який має менший вплив на навколишнє середовище та споживає менше енергії. Дослідники з США Департамент енергетики Спільного інституту біоенергетики та їх партнери опублікували в журналі ACS Synthetic Biology за травень 2017 року доказ концепції цього інноваційного біологічного процесу.
Що стосується переробки, то минулого року вчені з Інституту ботаніки Куньміна при Китайській академії наук виявили, що грибок зможе розщепити поліуретан (PUR), пластик, який до цього часу не розкладався. Дослідники продемонстрували, що ферменти, що виділяються цим міцелієм, здатні розривати зв’язки між полімерами, що складають поліуретан, у різних культуральних середовищах: пластинчаста культура, рідка культура та техніка захоронення в ґрунті. Інші фактори можуть впливати на показники, такі як середній рН або температура. До тих пір, що не піддається біологічному розкладанню, це відкриття могло б відкрити шлях для кращого контролю забруднення води та грунту поліуретаном.
Зовсім недавно група вчених з Каліфорнійського університету оголосила, що вони розробили більш екологічний метод виготовлення відтінку індиго, який використовується для джинсової тканини в джинсах, використовуючи бактерії, вирощені в лабораторії та включаючи фермент під час виробництва.
В Європі мета проекту Chito Tex - розробити хітин комах як нове та стійке джерело хітину (крім поточного з раковин ракоподібних) для використання в якості функціонального покриття поверхні для пряжі та текстильних поверхонь, зокрема для технічного застосування. EUCODIS Bioscience зосереджується тут на розробці та постачанні нових ферментів для біохімічного перетворення хітину в хітозан та його подальшої модифікації в покриття. Очікується, що EUCODIS Bioscience розширить свій асортимент ферментів до абсолютно нової галузі хітину та модифікуючих хітозан ферментів для текстильної промисловості. Результати проекту, започатковані у 2015 році, мають надійти цього року.
Останні інновації на ринку
У 2013 році Invista, один з найбільших інтегрованих виробників полімерів та волокон у світі, підписав угоду зі стартапом з біотехнологій Arzeda Corp., для розробки нових технологій, що дозволяють нові біопохідні процеси. У 2014 році Invista оголосила про нову співпрацю, на цей раз з EUCODIS Bioscience, щодо створення ферментів з метою розробки біопохідних процесів виробництва промислових хімічних речовин. У 2016 році Бюро патентів і торгових марок США надало Invista патент США на технологію, що використовує сировину на біологічній основі, технологію Arzeda "Archytas", яка дозволяє будувати метаболічні шляхи та проектувати ферменти. Синтетичні для отримання хімічних молекул шляхом біотехнологічні засоби, що використовують принцип ферментації цукру (або іншого субстрату) на модифікованих дріжджах або бактеріях.
У травні 2017 року компанія DuPont Industrial Biosciences оголосила про нові відкриття навколо ферменту рідкого миючого засобу DuPont Revitalenz 200. Нещодавнє дослідження догляду за тканинами, проведене компанією DuPont Industrial Biosciences, підкреслило значне невдоволення споживачів прийомом та зміною кольору на одязі після використання більшості миючих засобів. У відповідь DuPont розробив Revitalenz 200, єдиний на ринку фермент целюлази, який стверджує, що пропонує три переваги в одному продукті: запобігання пілінгу; сумісність з ферментами протеази; і доведена здатність підтримувати білизну одягу.
В Італії компанія Garmon Chemicals є піонером застосування ферментів у обробці одягу. У 2016 році компанія Garmon Chemicals випустила на продаж німбус, оригінальний асортимент допоміжних хімічних речовин та барвників, що містять ферменти, спеціально підібраних для розпилення в закритих системах (економія води до 80% та економія енергії). Важлива енергія). У 2017 році компанія запустила geopower nps ™, інноваційну ферментативну сполуку, яка ефективно замінює пемзу для джинсового прання. .
Датський гігант біотехнологій Novozymes ** у 2016 році замовив опитування 310 німецьких та французьких покупців з метою вивчення впливу біообробки (антипілінгу тощо) на рішення щодо придбання одягу. Результати очевидні: споживачі заявляють, що готові платити більше за переваги біологічного лікування.
Світовий ринок промислових ферментів оцінився приблизно в 4,62 млрд. Доларів США у 2015 році (джерело: Gran View Research). Сегмент технічних додатків домінує на світовому ринку промислових ферментів з часткою ринку понад 48% у 2015 році. Зростаюче використання ферментів для технічного застосування (папір, миючі засоби, біопаливо, текстиль тощо), як очікується, забезпечить прогнозовану середньорічну вартість зростання сегмента понад 7% за період з 2016 по 2024 рік.
Джерела: IFTH - 16.03.18
* Стереоспецифічна хімічна реакція - це „реакція, при якій субстрат визначеної та унікальної конфігурації перетворюється у продукт визначеної та унікальної конфігурації”
** Маючи 48% частки ринку промислових ферментів, Novozymes є лідером у галузі біологічних рішень для хімічної, харчової та текстильної промисловості у 130 країнах.