Denim boyası bazı akıllıca kullanılan kimyalarla daha çevre dostu olabilir.
Eski zamanlarda, kumaş boyaları kasaba dışlarında depolanırdı; çünkü variller çok zararlı ve kokmaktaydı. Ne yazık ki modern boyama da, genellikle kimyasal teknolojilerin en temizi ve en çevreci olanı değil… Ancak, hala mavi denim yapmak için kullanılan geleneksel renklendirici indigo ile boyama işlemi; Berkeley Kaliforniya Üniversitesi‘nde bir ekibin canlı biyoteknolojisi sayesinde daha çevre dostu olabilir.
19. yüzyılın sonlarına kadar indigo, Hint fasulyesi bitkisi Indigofera tinctoria gibi bitkilerden çıkarıldı. İlk önce kimyasal olarak; 1877’de sentezlendi, daha sonra indigo ekimi çöktü. Bugün indigo, anilin’den başlayarak kimyasal olarak üretiliyor. Ancak Berkeley Ekip Lideri John Dueber, mevcut kimyasal sürecin çevreye zararlı olduğunu belirtti.
1990’lı yıllarda biyoteknoloji şirketleri sahibi Amgen ve Genencor, indigo üreten bitkilerden genler içeren, genetik modifiye edilmiş mikroorganizmaların fermantasyonuyla boyayı yapmak için yöntemler geliştirdi.
Halen ticari açıdan uygun olmayan bu yaklaşım, potansiyel olarak kimyasal sentezden ‘daha çevreci’ olabilir. Bu şekilde organik çözücülerde toksik aromatik moleküllerin hammaddesini kullanmak yerine, mikroplar; amino asit triptofan gibi zararsız bir ham madde kullanabilirler.
Ancak, yine de bir sorun var. Mikroplar hava yoluyla indigoya oksitlenip, indoksil üretirler. Fakat indigo’nun kendisi çözünemez olduğundan, boyama için kullanılan lökoindigo’nun, suda çözünür türev haline dönüştürülmesi gerekir. Genellikle sodyum dithionite kullanılan bir indirgeyici etkiye ihtiyaç duyar.
Nehirlere karışmaları halinde deniz canlılarına ve bir atık su arıtma tesisinde kullanılırsa, boruya zarar verebileceğini söyleyen Dueber; Sodium dithionite’in, ideal bir reaktif olmadığını belirtiyor. Bu yüzden meslektaşlarıyla birlikte, redüksiyon aşamasını gidermek için fermantasyon sürecini değiştirmeye karar verdiler. Bir glukosil koruma grubu, indigo boyamanın zamanlaması ve yerini kontrol edebiliyor.
Nature Chemical Biology‘de online yazan araştırmacılar, genetiği değiştirilmiş bakterilere dayanan indigo boyası yapmak ve uygulamak için daha çevre dostu bir yöntem tarif ediyorlar.
Süreci doğadan ödünç alınan bu kimyasal geçiş şu şekilde:
Bitki yaprakları, kararsız indigo öncülü indoksil glikoz ile birleştirilir ve indisan olarak adlandırılan renksiz bir molekül olarak saklanır.
Araştırmacılar, onları indikatör salgılaması için Escherichia coli (E-coli) bakterisine gen ekleyerek bunu taklit etti. Bu biyosentetik indikatörle materyali boyamak için, bilim adamları; onu suda çözündürdü ve çözeltiyi, indoksil’i yeniden formüle etmek için, glikozu uzaklaştıran bir enzimin yanında uyguladılar. Bu indoksil daha sonra kendiliğinden leucoindigo haline oksitlendi. Sıvıdan çıkarıldığında, leucoindigo hava ile tepki verdi ve indigoya döndü.
Akıllı mekanizma, işlemi temizlemek için önceki girişimlerden daha etkili. Çünkü, tek işlemle iki sorunun üstesinden gelmiş olunuyor. Birincisi, indigo’nun kimyasal sentezini yok eder. İkincisi, önceki indigo biyosentezlerinden farklı olarak, indigo’yu leucoindigo’ya dönüştüren zararlı ağartma aşamasını ortadan kaldırır.
Endüstri, yılda yaklaşık 50.000 ton sentetik indigo salgılar ve bakteri sisteminin ticari açıdan uygun hale getirilmesi için optimize edilmesi ve ölçeklendirilmesi gerekecektir: Glukoz molekülleri ayrılıp, bir tanesi alınmalı… Dolayısıyla indoksilin serbest bırakılması için kullanılan enzim pahalıdır.
Bilim adamları bu zorlukların üstesinden gelebileceklerini düşünüyor.
Biyoyakıt üretiminin ticari olarak mümkün olabilecek kadar ucuz olmasının bir nedeni mantarlardan elde edilen enzimleri kullanmasıdır. Yeşil/Mavi kot boyanın kimyasını kanıtlamak için yararlı olan adım; gerekli enzimi yapmak için benzer düşük maliyetli bir yol geliştirmek olacaktır. Yine de, indigo üretimi her zaman yeniliği memnuniyetle karşılamadı.
On sekizinci yüzyıla kadar Fransa; Hindistan’dan ve diğer yabancı kaynaklardan ithal eden indigo kullanıcılarını, ölüm cezası ile tehdit ederek, yük endüstrisini korudu. Fakat mavi denim popülaritesi yavaşlama belirtisi göstermediği için, onu üreten sürecin şiddetle yeni bir eğilime ihtiyacı var.
