Wenn Ihre Jeans voller Bakterien sind (die netten)

Wir tragen Jeans in allen Stilen und Farben, aber es gibt einen Farbton, der am beliebtesten ist und nie aus der Mode kommt, und das ist Indigo .

Um die nie endende Leidenschaft für Blue Denim zu befriedigen, produziert die Fabrik jedes Jahr mehr als 45.000 Tonnen synthetischen Indigofarbstoff. Eine derart große Produktion hat zahlreiche Umweltprobleme mit sich gebracht.

Zunächst einmal ist der Rohstoff für synthetisches Indigo Anilin , ein petrochemisches Produkt. Bei der Synthese von Indigo kommen auch zahlreiche giftige und schädliche Chemikalien zum Einsatz, wie etwa Blausäure, Formaldehyd, starke Laugen usw.

Zweitens ist Indigo schwer wasserlöslich , was bedeutet, dass es während des Färbeprozesses zunächst in eine wasserlösliche Form – Indigoweiß, das sogenannte Leukoindigo – umgewandelt werden muss. Das Indigoweiß wird auf der Faseroberfläche des Gewebes adsorbiert und anschließend wieder zu Indigo oxidiert, bevor das Gewebe blau gefärbt wird.

Indigofarbstoff, Quelle: botanicalcolors

Bei diesem Verfahren entstehen große Mengen korrosiver Sulfat- und Sulfitabfälle, die wiederum die Rohre und andere Geräte in der Färberei korrodieren lassen. Der Großteil des Abfalls wird in Flüsse und Bäche eingeleitet und verursacht eine enorme Umweltverschmutzung . Die boomende Modeindustrie und die steigende Nachfrage nach Farbstoffen für Kleidung haben zunehmend schwerwiegende ökologische Folgen.

Teil 1

E. coli gibt die Antwort

Sollten wir unsere Leidenschaft für Denim der Umwelt zuliebe opfern? Wissenschaftler haben immer eine Lösung. Sie gaben bekannt, dass sie eine umweltfreundliche Technologie zur Herstellung von Rohdenim entwickelt haben. Forscher schrieben in der Zeitschrift Nature Chemical Biology, dass die Technologie noch nicht kommerziell nutzbar sei, aber das Potenzial habe, „ den langjährigen, aber nicht nachhaltigen Indigo-Färbeprozess zu revolutionieren “.

Bei dieser Methode werden im Labor gezüchtete E. coli-Bakterien verwendet, um Indigo herzustellen, das dann zum Färben von Jeans verwendet wird. Escherichia coli ist eine Bakterienart, die eng mit unserem täglichen Leben verbunden ist. Es handelt sich um ein Darmbakterium , das unter dem Mikroskop als Kapsel erscheint . Außerdem ist es einer der Organismen mit der einfachsten Struktur .

Wie also färben Bakterien Jeans? Inspiration kommt aus der Natur .

Zunächst einmal besitzen einige Pflanzen „ Vorläufer “ des Indigopigments, die nach bestimmten chemischen Reaktionen in Indigopigment umgewandelt werden können. Beispielsweise ist das im Färberwaid enthaltene Indoxyl nicht sehr stabil. Die Pflanze selbst wandelt es unter der Einwirkung von Glucosyltransferase in stabiles Indolglykosid (Indican) um, um eine einfache Lagerung zu ermöglichen. Vielleicht haben Sie entdeckt, dass diese komplexen chemischen Begriffe denselben Ursprung haben wie das englische Wort Indigo . Unter künstlich kontrollierten Umweltbedingungen werden Indolglykoside wieder in Indoxyl umgewandelt und oxidieren dann aufgrund ihrer Instabilität zu Indigo, das wiederum die Blätter blau färbt.

In Anlehnung an diesen Prozess und mit Hilfe gentechnischer Methoden pflanzten die Forscher daher das Glucosyltransferase-Gen aus dem Färberwaid in Escherichia coli ein. Auf diese Weise ist Escherichia coli in der Lage, Indolglykoside zu synthetisieren. Diese Indolglykoside werden dann extrahiert, in Wasser gelöst und unter denselben Umgebungsbedingungen wieder in Indol umgewandelt. Nach der Oxidation gelang die Indigofärbung.

Eine Kolonie von E. coli-Bakterien, die genetisch so verändert wurde, dass sie den Farbstoff Indigo produziert. Quelle: Pixel

Dies kann als gutes Beispiel für das Lernen von der Natur angesehen werden. Das biotechnologische Färbeverfahren ist umweltfreundlicher als die traditionelle chemische Synthesemethode und reduziert die chemische Verschmutzung erheblich .

Teil 2

Schau dir den blauen Pilz an, die Kleidung ist voller grüner

Tatsächlich hat die Verwendung von Pflanzen und Mikroorganismen als natürliche Farbstoffe eine sehr lange Geschichte. Beispielsweise zeichnet sich Chinas traditionelle Batiktechnik durch satte Farben, natürliche Veränderungen und endlosen Spaß aus. Diese Technik berücksichtigt seit Tausenden von Jahren die jahreszeitlichen Veränderungen, indem sie von der Natur profitiert und sie für die Natur nutzt.

Im 19. Jahrhundert wurde jedoch mit der Einführung und Entwicklung synthetischer Farbstoffe das chemische Färben von Textilien aufgrund seiner standardisierten Produktion und der Massenproduktion vom traditionellen Pflanzenfärben abgelöst. Im Vergleich zur Pflanzenfärbung bietet die chemische Färbung die Vorteile leuchtender Farben, niedriger Preise und einer bequemen Herstellung . Daher wurden die traditionellen Prozesse und Techniken des Pflanzenfärbens in beispielloser Weise beeinflusst und geprägt.

Mit dem weltweit gestiegenen Umweltbewusstsein ist der Bekleidungsindustrie in den letzten Jahren jedoch allmählich bewusst geworden, dass chemische Farbstoffe auch Gefahren bergen, wie etwa Umweltverschmutzung und Gesundheitsgefährdung. Laut Weltbank werden 17 bis 20 Prozent der gesamten industriellen Wasserverschmutzung durch das Färben oder Behandeln von Kleidung verursacht. Im Streben nach hoher Qualität, Umweltfreundlichkeit, Umweltschutz, Sicherheit und Gesundheit beginnen die Menschen, auf neue umweltfreundliche Färbetechnologien zu achten. **

****Natsai Audrey Chieza, eine Designerin für synthetische Biologie aus Simbabwe, arbeitet mit John Ward, Professor für synthetische Biologie am University College London, zusammen, um zu untersuchen, wie pigmentproduzierende Bakterien eingesetzt werden könnten, um die umweltschädliche chemische Indigofärbung zu ersetzen. Sie entschied sich für Streptomyces coelicolor , ein nicht pathogenes Bakterium, das häufig in Pflanzenwurzeln vorkommt . Nach wiederholten Experimenten stellte sie fest, dass Faktoren wie pH-Wert, Zeit, Temperatur und Größe der Kulturschale während des Bakterienkultivierungsprozesses die Farbdarstellung beeinflussen.

In seinem Experiment tränkte Chiesa eine große Anzahl von Stoffen aus unterschiedlichen Materialien in einer verdünnten Flüssigkultur von Streptomyces coelicolor und legte sie dann auf die Oberfläche eines Agar-Wachstumsmediums.

Nach mehreren Tagen Kultivierung waren sowohl die Oberfläche des Gewebes als auch der Raum zwischen dem Gewebe und dem Kulturmedium mit Kolonien bedeckt, die durch die Vermehrung von Streptomyces coelicolor entstanden waren.

Als die Kolonie expandierte, produzierten Millionen von Zellen große Mengen an Pigmenten, die mit bloßem Auge sichtbar waren , und Zeitrafferkameras hielten die raschelnde Ausbreitung der Farben fest. Mit dieser Färbemethode lässt sich 500-mal mehr Wasser einsparen als mit chemischem Färben und gleichzeitig die Produktion umweltschädlicher chemischer Kunststoffe reduzieren.

Hier beimpft Chiesa einen Seidenschal mit einer kleinen Menge Streptomyces coelicolor und legt ihn anschließend zur „ Kulturfärbung “ in eine Kulturschale mit 150 mm Durchmesser. Während sich die himmelblauen Streptomyces-Kolonien vermehren , nimmt der Seidenschal schließlich eine klare und schlichte Farbe an.

Stoff erfolgreich gefärbt.

Quelle: voordewereldvanmorgen

Auch die Kunstkritikerin Liz Stinson war von den wundervollen Farben angetan: „Ich hätte nie gedacht, dass ich jemals einen mit Bakterien bedeckten Seidenschal tragen möchte! Aber als ich ihn dann tatsächlich sah, wollte ich dieses mit himmelblauen Streptomyces gefärbte Kunstwerk unbedingt besitzen!“

Bakterien produzieren „spontan“ Pigmente, wenn sie reich an Nährstoffen, ausreichend Sauerstoff und einer geeigneten Temperatur sind. Colorifix, ein britisches Biotechnologieunternehmen, das von Wissenschaftlern der Universität Cambridge gegründet wurde, färbt Bakterien „manuell“, indem es Farb-DNA-Informationen in Organismen repliziert .

Der Vorgang läuft folgendermaßen ab: Man kratzt einige pigmentierte Zellen aus den Papageienfedern, sucht nach den DNA-Informationen , die die Farbe der Federn verändern können, kopiert dann diese DNA-Informationskette und platziert sie in einer bestimmten Bakterienart, sodass die Bakterien die gleiche Farbe wie die Federn produzieren. Anschließend werden die gefärbten Bakterien direkt auf das Textil aufgetragen und erhitzt, bis die Zellmembranen aufbrechen. Auf diese Weise bleibt das Bakterienpigment auf dem Stoff , und wenn die Zellmembran vom Stoff abgewaschen wird, ist die Färbung abgeschlossen, fertig!

Teil 3

In „Der Teufel trägt Prada“ sagte der Chefredakteur zu Andrea: „Sie glauben, dass der blaue Pullover, den Sie tragen, Ihre zufällige Wahl ist und nichts mit Mode zu tun hat. Tatsächlich stammt seine blaue Farbe von der bedeutendsten Produkteinführung der Modebranche. Danach wurde blaue Kleidung in den großen Einkaufszentren auf der ganzen Welt beliebt. Die Farbe Ihrer Kleidung wird also von denen für Sie ausgewählt, die das Recht haben, in der Modebranche zu sprechen.“

Können wir uns also vorstellen, dass Bakterien eines Tages auch in der Modebranche ein gewichtiges Wort mitreden und für uns entscheiden, welche Blaufarbe wir heute tragen?