BIOTECNOLOGIE NEL TESSILE

Biotecnologie tessili: processi biocatalitici

Due importanti sfide che l'industria tessile oggigiorno deve affrontare sono l'innovazione e la sostenibilità. In particolare, le problematiche legate alla sostenibilità dei processi e dei prodotti riguardano i consumi energetici, di acqua, di materie prime non rinnovabili e la produzione di ingenti quantità di reflui e rifiuti ad alto impatto ambientale con conseguenti elevati costi di smaltimento. In questo contesto si inseriscono le biotecnologie in quanto possono offrire valide alternative ai trattamenti chimici convenzionali, generalmente più inquinanti.

I principali processi tessili che possono essere affrontati per via biotecnologica, vale a dire mediante l'impiego di enzimi in sostituzione di sostanze chimiche, vanno dalla preparazione delle fibre degli enzimi (sbozzima e purga) fino al finissaggio. L'impiego degli enzimi coinvolge ormai tutte le fibre tessili, da quelle naturali a quelle artificiali e sintetiche.

Storicamente le fibre naturali come il cotone sono state le prime ad essere utilizzate come substrato per le reazioni enzimatiche. La prima applicazione tessile degli enzimi è stata infatti la sbozzima enzimatica dei tessuti di cotone. Le bozzime naturali sono costituite prevalentemente da amido e possono essere rimosse dai tessuti mediante degradazione enzimatica con amilasi seguita dalla eliminazione dei composti idrosolubili mediante lavaggio.

La maggior parte degli enzimi attualmente impiegati nelle lavorazioni tessili appartiene alla classe delle idrolasi (amilasi, proteasi, lipasi, cellulasi, pectinasi, cutinasi, ecc.). Recentemente si sta però diffondendo l'impiego di altri enzimi come quelli appartenenti alla classe delle ossidoreduttasi, come la catalasi, la laccasi, la perossidasi, o a quella delle transferasi come la transglutaminasi. Passiamo ora in rassegna i principali enzimi usati in ambito tessile e le loro caratteristiche applicative.

Recentemente è stata dimostrata l'efficacia di alcuni enzimi (lipasi e cutinasi) nel promuovere l'idrolisi superficiale di fibre sintetiche quali il poliestere, aumentandone il grado di idrofilia e favorendo i successivi processi di finissaggio. Gli enzimi attualmente disponibili sono pochi e le loro caratteristiche applicative sono ancora da migliorare perché possano aspirare a soppiantare i trattamenti chimici tradizionali.

Si tratta però di un settore in grande fermento e nel quale sono impegnati diversi gruppi di ricerca.

Considerando l'importanza del poliestere come fibra tessile, sia in termini quantitativi che di valore, lo sviluppo di enzimi in grado di agire efficacemente su questo tipo di fibra rappresenta un obiettivo di mercato molto interessante e permetterebbe alle biotecnologie di penetrare in un settore finora considerato fuori da ogni possibilità di sfruttamento.

Molti trattamenti enzimatici sono compatibili con altri tipi di trattamenti e possono essere eseguiti contemporaneamente in modo da ottimizzare tempi e costi. Inoltre va sottolineato che per l'esecuzione di trattamenti enzimatici è possibile utilizzare le stesse attrezzature già installate nelle aziende tessili, e non sono richiesti investimenti in nuovi impianti dedicati.

I principali vantaggi legati alla implementazione di processi biocatalitici nelle lavorazioni tessili sono riassunti nella Tabella 3.



Conclusioni

Uno dei principali aspetti che rende vantaggioso l'impiego degli enzimi nei processi tessili è la loro elevata specificità di azione, grazie alla quale essi reagiscono solo con i substrati per i quali hanno affinità. A seconda della composizione dei materiali tessili e a seconda dei prodotti finiti che si vogliono ottenere, è possibile selezionare gli enzimi da impiegare.

Le sostanze chimiche tradizionalmente impiegate nel tessile possono essere molto reattive nei confronti delle fibre ma agiscono spesso in modo non selettivo sul substrato. Pertanto esse aggrediscono indifferentemente tutta la massa delle fibre con cui vengono in contatto, indipendentemente dalla sua composizione.

Questo può causare un indebolimento irreversibile della fibra alterando negativamente le sue proprietà fisiche e meccaniche. Per evitare questi effetti negativi gli agenti chimici possono spesso essere sostituiti da formulazioni enzimatiche opportunamente predisposte per attaccare alcune parti delle fibre lasciando inalterate altre.

In conclusione, l’applicazione delle biotecnologie consente di sviluppare nuovi processi industriali ecocompatibili basati su bassi consumi energetici e su fonti di materie prime rinnovabili, e caratterizzati da elevata specificità e stereoselettività. I recenti sviluppi nel campo delle biotecnologie hanno messo a disposizione dell’industria tessile una nuova categoria di ausiliari, gli enzimi, con caratteristiche e prestazioni sempre più ottimizzate per poter far fronte a varie esigenze applicative. Diversi sono i vantaggi derivanti dalla sostituzione dei tradizionali ausiliari chimici con gli enzimi: i processi di tipo enzimatico in genere si svolgono in condizioni più blande di temperatura (30-70°C), pH (4.5-9) e pressione. L’utilizzo degli enzimi può quindi contribuire a realizzare consistenti risparmi in termini di energia e prodotti chimici. Inoltre, le regolamentazioni sempre più rigide in materia di protezione ambientale renderanno necessaria la sostituzione dei tradizionali processi ad elevato impatto ambientale con altri più ecocompatibili. I processi enzimatici godono di questa prerogativa e possono essere considerati i candidati ideali per ridurre l’impatto ambientale delle lavorazioni tessili in quanto non generano residui o prodotti secondari tossici e dannosi per l’ambiente.

http://exallievi.itispaleocapa.it/esperia-2011/le-biotecnologie-applicate-al-tessile