Progetto di ricerca per lo sviluppo di un agente idrorepellente privo di fluorocarburi per tessuti avviato

Fig.1: Studio di fattibilità – I tessuti a base di cellulosa sono stati dotati di una proteina marcata con fluorescenza verde, a cui era legato un ancoraggio di cellulosa. Cotone (a sinistra), viscosa (al centro), controllo negativo = proteina fluorescente verde senza ancoraggio di cellulosa (a destra). © Hohenstein Institute

Fig. 2: Tessile idrorepellente (idrofoobico). © Istituto Hohenstein

Gli Istituti Hohenstein a Bönnigheim e il Fraunhofer Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB a Stoccarda (con la sua sezione BioCat a Straubing) annunciano l'avvio di un progetto di ricerca interdisciplinare, che, sulla base di proteine naturali, svilupperà un nuovo rivestimento tessile con proprietà idrorepellenti e antimacchia. Questo dovrebbe in futuro rappresentare un'alternativa alla idrofobizzazione tossica e controversa mediante chimici perfluorati e poli-fluorati. L'obiettivo del progetto congiunto (IGF-Nr. 18884 N) è una funzionalizzazione delle fibre tessili economicamente e sostenibilmente stabile come sostituto delle attuali molteplici applicazioni di rivestimenti a base di fluorocarburi. Attraverso il collegamento mirato tra il settore della biotecnologia e la scienza dei tessuti, gli scienziati auspicano una realizzazione efficace dell'obiettivo del progetto.

L'approccio previsto nel progetto di ricerca sarà realizzato esclusivamente con proteine idrorepellenti (idrofobe), chiamate idrofobine. Queste proteine si trovano naturalmente nelle pareti cellulari dei funghi, dove svolgono una funzione di repellenza dell'acqua. Nel corso del progetto, i ricercatori intendono produrre le proteine fungine biotecnologicamente e successivamente applicarle sui tessuti.

Il principio si basa sul fatto di dotare le proteine idrofobe di un "ancore" che possa legarsi in modo selettivo e stabile alle fibre di cellulosa. Anche questo tipo di "ancora" è disponibile in natura, ad esempio negli enzimi che degradano la cellulosa (cosiddetti cellulasi), che aiutano molti funghi e batteri a decomporre la biomassa per ottenere nutrienti.

In uno studio di fattibilità condotto dagli Istituti Hohenstein e dal Fraunhofer IGB, è stato già implementato il principio della "proteina con ancore". Finora si è riusciti a legare in modo stabile un protein marker fluorescente verde tramite un'ancora di cellulosa a diverse fibre tessili.

Le proprietà di resistenza all'acqua e allo sporco dei tessuti sono di grande importanza, in particolare per prodotti outdoor, tessuti tecnici, tessuti chirurgici, ma anche per proteggere le fibre dalla decomposizione microbica, ad esempio nel settore automobilistico. Attualmente, queste proprietà sono principalmente ottenute tramite composti chimici di fluorocarburi, classificati come inquinanti organici persistenti. I composti di fluorocarburi possono essere assorbiti dall'uomo e dagli animali attraverso alimentazione e acqua potabile e si accumulano negli organi. A causa dei rischi per la salute umana e l'ambiente, cresce la pressione da parte dei media e dei consumatori per alternative ai rivestimenti tessili con le proprietà desiderate. Perciò, la transizione dai rivestimenti a base di fluorocarburi a sostanze e processi alternativi rappresenta una sfida significativa per l'industria tessile. Il rivestimento tessile a base di proteine costituisce in questo contesto un metodo alternativo di idrofobizzazione, che è anche economico, sostenibile e innocuo per la salute.

Il progetto congiunto è supportato da un comitato di accompagnamento, composto da rappresentanti di diverse industrie del settore tessile e biotecnologico. La fattibilità industriale e la convenienza economica del nuovo metodo di finissaggio saranno considerate fin dall'inizio.

L'Istituto Fraunhofer IGB, sezione BioCat a Straubing, si occupa principalmente di sistemi di biocatalisi e di produzione fermentativa di sostanze biologiche. Attualmente, vengono prodotti i relativi fusioni proteiche di proteine idrofobe e ancore di cellulosa, adatti per il finissaggio di tessuti di cellulosa come cotone, viscosa, modal o lyocell.

Gli Istituti Hohenstein a Bönnigheim sono tra le più importanti strutture di ricerca e controllo indipendenti nel settore tessile. La sezione di scienze della vita chiamata William-Küster-Institut für Hygiene, Umwelt und Medizin si occupa di numerose questioni legate ai tessuti nel progetto – dalla selezione di campioni tessili a base di cellulosa, alla finitura dei tessuti con proteine, fino alla caratterizzazione dei campioni tessili trattati. I ricercatori esaminano sia la funzionalità e la resistenza al lavaggio del rivestimento proteico, sia altri aspetti come la permeabilità al vapore, la biocompatibilità, la compatibilità ambientale e, infine, la biodegradabilità dei campioni tessili trattati.