به‌منظور حل مشکلات محیط زیستی موجود در صنعت رنگ اروپا، دانشمندان درحال‌توسعه روش‌های جدید و دوستدار محیط‌زیست برای تولید رنگ از نانو آنزیم‌های رنگ زا هستند.

صنایع سنتی رنگ در اروپا به دلیل سمی بودن برخی رنگ‌ها، مشکلات زیست‌محیطی و برای کارگران این صنایع مشکلات سلامتی فراوانی ایجاد کرده‌اند. تولید رنگ با استفاده از مواد شیمیایی بیش از یک قرن است که به‌صورت صنعتی درآمده و برخی فرایندهای تولید رنگ از مصرف انرژی بالا برخوردار بوده و به‌صورت بالقوه برای کارگران زیان‌بار است. به‌منظور جلوگیری از بروز واکنش‌های انفجاری در هنگام اختلاط مواد شیمیایی، فرایندها باید در دمای کمتر از صفر درجه انجام شود که این امر منجر به‌صرف انرژی زیادی می‌شود. از سوی دیگر برخی مواد رنگ‌زا سمی بوده و خطر عبور آن‌ها از منافذ پوست حین تعرق وجود دارد. علاوه بر این، ۱۵-۱۰ درصد از رنگ‌های تولیدی در حین تولید یا استفاده، در طبیعت رها می‌شوند که این امر باعث ایجاد مشکلاتی برای موجودات زنده خواهد شد. هرچند که در اروپا تولید خیلی از این رنگ‌ها ممنوع شده است اما هنوز جایگزین مناسبی برای آن‌ها پیدا نشده است.

برای غلبه بر این مشکلات دانشمندان در پروژه SOPHIED با سرپرستی دانشگاه کاتولیک لوون بلژیک و با حمایت مالی اتحادیه اروپا، بر روی نانو آنزیم‌های رنگ زا استخراج‌شده از قارچ تحقیق می‌کنند. هرچند که این مواد آنزیمی خودشان رنگی به نظر نمی‌رسند اما در تولید رنگ‌های زیستی کاربرد دارند. این مواد برای سنتز مواد رنگ‌زا باقابلیت کاربرد در صنایع نساجی و چرم قابل‌استفاده‌ هستند.

به گفته‌ی استل اناد از موسسه زمین و زندگی در مرکز میکروبیولوژی کاربردی دانشگاه کاتولیک لوون، کل طیف رنگی در قارچ‌ها وجود دارد و نانو آنزیم‌های رنگ زا می‌توانند رنگ‌های جدیدی را نیز از طریق زیست پالایی سنتز کنند. این فرایند مطابق همان سازوکار میکروارگانیسم‌ها برای حذف آلودگی انجام می‌شود؛ اما قابلیت کاربرد رنگ‌های تولیدی به‌عنوان رنگ‌زای نساجی چندان مشخص نیست؛ زیرا رنگ به‌کاررفته در این صنایع باید دارای خواص ویژه و گروه‌های عاملی مخصوص باشد.

روش تولید نانو آنزیم‌های رنگ زا

برای استخراج آنزیم‌ها، قارچ در مایعی محتوی مواد غذایی قرار داده می‌شود تا امکان رشد و رهایش پروتئین موردنظر یا آنزیم فراهم شود. پس از خروج قارچ، ذرات سیلیکا به محلول اضافه می‌شود. ترکیب آنزیم و ذرات سیلیکا برای پایداری آنزیم صورت می‌گیرد و در پایان فرایند تولید رنگ، برای جلوگیری از بروز حساسیت، حذف پروتئین‌ها انجام می‌شود. ذرات سیلیکا با میانگین اندازه‌ی ۱۰۰ میکرونی به کار گرفته‌شده‌اند که بیش از مقیاس نانومتری است. نانومقیاس بودن این محصول ناشی از نانو آنزیم‌های رنگ زا است که به‌عنوان نانوکاتالیست عمل کرده و می‌توان آن‌ها را به‌عنوان نانو ابزارهای زیستی در نظر گرفت. چراکه مواد زیستی اساساً نانومقیاس هستند و بیوشیمی یک حوزه‌ی علمی جدید نیست.

رنگ‌های جدید بدون نیاز به مواد کمکی که حساسیت ایجاد کرده یا باعث آلودگی آب شوند، توسط الیاف پلی آمید، پشم و ابریشم کاملاً جذب می‌شوند. قبل از عرضه تجاری این محصول، انجام آزمون‌های سمیت الزامی است. ذرات بزرگ‌تر سیلیکا نسبت به نانو ذرات سمی‌تر هستند. هرچند بزرگ‌تر بودن اندازه این ذرات امکان ورود آن‌ها به سلول را دشوار می‌سازد ولی چنانچه برخی از ذرات وارد بدن شوند، ممکن است طی ۲۰ سال سبب بروز التهاب مزمن و حتی برخی انواع سرطان شوند؛ اما محققان این پروژه اذعان داشته‌اند که ذرات سیلیکای استفاده‌شده در این تحقیق غیر سمی است و به‌صورت تجاری در خمیردندان و به‌عنوان ماده اولیه در باغبانی استفاده می‌شود و در دسته‌بندی مواد خطرناک قرار ندارد.

یکی از مهم‌ترین مزایا رنگ‌زاهای متداول، مقاومت در برابر شست‌و‌شو، سایش مکانیکی و عدم رنگ‌پریدگی در برابر نور خورشید است. آزمون‌های اولیه بر روی نانو آنزیم‌های رنگ زا زیستی نشان داد که این مواد در برابر نور خورشید دچار رنگ‌پریدگی می‌شوند. هرچند محققان برای این مشکل در حال پژوهش هستند، لیکن استفاده از این منسوجات رنگی در مواردی که کمتر در معرض تابش نور قرار دارند همچون لباس‌زیر یا جوراب، راه‌حل مناسبی به نظر می‌رسد. این فرایند تولید مواد رنگ‌زا به دلیل مصرف آب زیاد در حال بهینه‌سازی است.

فناوری آنزیمی نه‌تنها در صنایع نساجی بلکه در صنعت چرم و لوازم‌آرایش و همچنین برای زدودن ترکیبات سمی از صنایع رنگ نیز قابل‌استفاده هست.