Onderzoek naar de ontwikkeling van een fluorcarbonevrij waterafstotend middel voor textiel gestart

Abb.1: Machbarkeitsstudie – Textielen op cellulosebasis werden uitgerust met een groen-fluorescerend marker-eiwit waaraan een cellulose-anker was gebonden. Katoen (links), viscose (midden), negatieve controle = groen-fluorescerend eiwit zonder cellulose-anker (rechts). © Hohenstein Institute

Figuur 2: Waterafstotend (hydrofoob) textiel. © Hohenstein Institute

Het Hohenstein Instituut in Bönnigheim en het Fraunhofer Instituut voor Grensvlak- en Bioverwerkingstechnologie IGB in Stuttgart (met zijn instituutsonderdeel BioCat in Straubing) kondigen de start aan van een interdisciplinaire onderzoeksproject, dat op basis van natuurlijke eiwitten een innovatieve textieluitrusting met water- en vuilafstotende eigenschappen zal ontwikkelen. Deze moet in de toekomst dienen als alternatief voor de giftige en omstreden hydrophobering met behulp van per- en polyfluorierte chemicaliën. Het doel van het gezamenlijke project (IGF-nummer 18884 N) is een economisch en duurzaam stabiele functionalisatie van textiel als vervanging voor de momenteel nog veel gebruikte fluorcarbon-uitrustingen. Door de gerichte koppeling van de biotechnologie met de textielwetenschap verwachten de wetenschappers een succesvolle implementatie van het projectdoel.

De in het onderzoeksproject beoogde aanpak wordt volledig gerealiseerd met behulp van waterafstotende (hydrophobe) eiwitten, zogenaamde hydrophobinen. Deze eiwitten komen van nature voor in de celwanden van schimmels, waar ze een waterafstotende functie hebben. In de loop van het project willen de onderzoekers de schimmel-eiwitten biotechnologisch produceren en vervolgens op textiel aanbrengen.

Het principe berust op het voorzien van de hydrophoben eiwitten van een "anker" dat zich selectief en stabiel kan binden aan cellulosevezels. "Ankers" van dit soort zijn eveneens in de natuur beschikbaar, bijvoorbeeld bij cellulose-afbrekende enzymen (zogenaamde cellulases), die veel schimmels en bacteriën helpen om biomassa af te breken en zo aan voedingsstoffen te komen.

In een haalbaarheidsstudie van het Hohenstein Instituut en het Fraunhofer Instituut is het principe van de "anker-eiwit-uitrusting" al toegepast. Het is tot nu toe gelukt om een groen-fluorescerend marker-eiwit via een cellulose-anker stabiel te binden aan verschillende textielsoorten.

Water- en vuilafstotende eigenschappen van textiel zijn van groot belang, vooral voor outdoor-producten, technische textielen, operatie- en medische textielen, maar ook ter bescherming van vezels tegen microbiële afbraak, bijvoorbeeld in de automobielindustrie. Momenteel worden deze eigenschappen vooral bereikt door chemische fluorcarbon-verbindingen, die worden ingeschaald als duurzame organische schadstoffen. Fluorcarbon-verbindingen worden onder bepaalde omstandigheden door mens en dier via voedsel en drinkwater opgenomen en hopen zich op in hun organen. Vanwege de gevaren voor mens en milieu groeit de druk door media en consumenten op de textielindustrie om alternatieve textieluitrustingen met de gewenste eigenschappen te ontwikkelen. Daarom vormt de omschakeling van fluorcarbon-uitrustingen naar alternatieve stoffen en processen een grote uitdaging voor de textielindustrie. De eiwitgebaseerde textieluitrusting vormt in dit kader een alternatief hydrophoberingproces dat tegelijkertijd kostenefficiënt, duurzaam en ongevaarlijk voor de gezondheid is.

Het gezamenlijke project wordt ondersteund door een projectbegeleidingscommissie, bestaande uit verschillende industriële vertegenwoordigers uit de textiel- en biotechnologiesector. De industriële haalbaarheid en economische efficiëntie van de nieuw ontwikkelde veredelingsmethode worden vanaf het begin meegenomen.

Het Fraunhofer IGB, instituutsonderdeel BioCat in Straubing, richt zich vooral op biocatalysesystemen en de fermentatieve productie van biologische stoffen. Daar worden momenteel de bijbehorende fusie-eiwitten geproduceerd uit waterafstotend eiwit en cellulose-anker, die geschikt zijn voor de veredeling van cellulosehoudende textielen uit katoen, viscose, modal of lyocell.

De Hohenstein-instituten in Bönnigheim behoren tot de belangrijkste onafhankelijke onderzoeks- en testinstellingen in de textielsector. De geïntegreerde Life Science-afdeling, genaamd William-Küster-Instituut voor Hygiëne, Milieu en Geneeskunde, houdt zich bezig met de vele textielgerelateerde vragen in het project – van de selectie van geschikte textielpatronen op cellulosebasis tot de veredeling van de textielen met eiwitten en de karakterisering van de veredelde textielpatronen. De onderzoekers onderzoeken enerzijds de functionaliteit en wasbestendigheid van de eiwit-uitrusting. Anderzijds analyseren ze andere aspecten zoals ademend vermogen, biocompatibiliteit, milieuvriendelijkheid en uiteindelijk ook de biologische afbreekbaarheid van de veredelde textielpatronen.