人人都愛靛藍色牛仔褲,但其實生產過程對水體汙染嚴重……

加州大學柏克萊分校(UC Berkeley)的研究員正試圖讓藍色牛仔褲的製作過程更環保。他們通過改造細菌,生產出讓牛仔褲呈現獨特色彩的靛藍染料。

「不幸的是,牛仔布的靛藍染色過程汙染很大。」這項研究的共同主持者、生物工程教授約翰.迪貝爾(John Dueber)這樣說。他們的研究最近發表在《自然-化學生物學》(Nature Chemical Biology)期刊上。

絕大多數的牛仔褲是用人工合成靛藍染色的,這種染料模仿了從木藍屬植物(Indigofera)中提取的染料。靛藍染料的合成過程需要甲醛在內的多種有毒化學品,染色過程也是如此。這就造成了巨量的汙染。在世界有些地區,牛仔布工廠附近的河流呈現藍色,毒害、殺死魚類,並影響工人和居民的健康。由於每年生產的靛藍染料超過4萬噸,靛藍造成的汙染成了一個嚴重問題。

迪貝爾和他的團隊試圖研製出一種靛藍染料,減少合成過程所需的化學品,同時在染色過程中也不需要那麼多的化學品添加。

「為了製作這種新染料,我們從植物天然合成靛藍的方法上獲取了靈感。」迪貝爾說。

研究團隊改造了一種大腸桿菌,使其成為生產靛藍前體的「化工廠」。這種前體性質穩定,可以一直保存到需要用的時候。傳統的合成靛藍需要化學加工來還原、溶解靛藍染料,使其能在棉布纖維上析出。而這種大腸桿菌生產的前體則不同,它只需要一種額外的酶。最後的成品與傳統合成靛藍「一模一樣」,迪貝爾說。

這條圍巾由大腸桿菌生產的靛藍染製。圖片來源:約翰·迪貝爾

想要細菌生產的靛藍面向大眾市場,必須克服兩個主要問題,迪貝爾說。首先,靛藍在高pH值時染色效果最好,大部分牛仔布工廠使用的pH值在10.5左右。但是迪貝爾團隊在工序中使用的酶只有在pH值為8時才有效。所以,現在團隊正致力於處理這種酶,讓它在更高pH值環境下也能起反應。第二個問題是擴大生產規模。

「我們可以提升這種工法的規模,我們對此很有信心。」迪貝爾說,「但是從實驗室規模到工業量產,總有許多工作要做。」

迪貝爾估計,這種細菌生產的靛藍在幾年後就能用於小規模定制牛仔褲的生產。人們急需更好的生產工藝,迪貝爾說。

「現在很多生產牛仔布面料的國家都開始考慮環境管理措施,可能會有更多壓力迫使這些地區採取新的生產工藝。」迪貝爾說。

彼得.豪瑟(Peter Hauser)是從北卡羅萊納州立大學(North Carolina State University)退休的紡織工程學教授,曾經研究過靛藍染料。他同意迪貝爾的觀點,但是他認為類如迪貝爾團隊研究成果的技術並不能解決全部問題。

豪瑟認為,牛仔布製造中出現的大量汙染源於染色後的漂洗以及為了做舊化的打磨。牛仔布即使是由細菌生產的靛藍染色的,還是會在沖洗時產生骯髒的汙水。

「一旦開始應用,這種細菌生產的靛藍造成的汙染不會比原先更少。」豪瑟說。

木蘭(Indigofera tinctoria)。圖片來源:Wikipedia

一些有生態意識的製造商正在回歸天然靛藍染料,這會減少化學品的使用,但由於成本和產量原因而被長期迴避。在美國田納西州,一家叫做石溪顏料(Stony Creek Colors)的公司開始鼓勵農場主種植靛藍來取代煙草,盼望著天然靛藍的複興。但是即使是天然靛藍,在製造中的沖洗環節還是會汙染水體。

另一個解決方法是完全不用靛藍染牛仔褲。大多數染料實際上會穿透纖維,但是靛藍只會黏著在紗線表面,這就是為什麼經過沖洗的靛藍會流到水裡的原因。這也是為什麼牛仔褲會隨著磨損變白的原因。雖然其他染料可以染出牛仔藍,但是卻不能像靛藍一樣呈現出獨特、受歡迎的磨白效果。

「靛藍實際上是一種很糟糕的染料。」豪瑟說,「但因為有特殊性質——它會變淺和洗掉色,人們才這麼喜歡靛藍。」

 

題圖來源:Daily Mail

撰文:Emily Matchar

編譯來源Smithsonian.com, Have Scientists Found a Greener Way to Make Blue Jeans?

翻譯:Vicko238

編輯:錦衣Reload、Ent

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