Они могут быть выбеленными и порванными и потертыми, но вот чего практически никогда не увидишь на джинсах, так это зелени. И мы говорим вовсе не об оттенке ткани.
Синие джинсы приобретают свой характерный цвет благодаря красителю под названием индиго. В процессе его производства используются химикаты, которые способны загрязнять воду и вредить здоровью рыбы. Ученые в связи с этим решили искать более безопасные для окружающей среды, то есть более «зеленые», методы. Один из инновационных подходов предлагает использовать особые бактерии, чтобы изготавливать индиго. Эти микроорганизмы так же, как и живые растения, вырабатывают индиго в ходе вполне естественных химических превращений.
Немного истории
Тысячелетиями мастера по изготовлению тканей использовали насыщенно-синий краситель, полученный из индигоферы – растения, относящегося к семейству бобовых. Но мать-природа сделала так, что добыть индиго не совсем просто. Здоровые растения практически не вырабатывают синий пигмент. У них зеленые листья, и выглядят они так же, как и другие травы.
Итак, в листьях индигоферы нет индиго, зато содержится родственный компонент. Он заключен внутри молекулы сахара и нужен для того, чтобы создавать бесцветные молекулы вещества под названием "индикан". При нарушении целостности листьев данный компонент высвобождается и получает возможность реагировать с кислородом, содержащимся в воздухе. А это прямой путь к получению желанного индиго.
Люди долгое время получали краситель из растений. Но со временем спрос на индиго возрастал, а вместе с ним все активнее шли исследования ученых. В начале 1800-х годов немецкими учеными был открыт способ получения индиго из химических компонентов в лаборатории. Этот подход, не требующий использования растительного сырья, оказался быстрее и позволил в полной мере удовлетворять потребности крупных текстильных фабрик в красителе. Сегодня предприятия используют до 36 000 кг индиго в год – и это только для производства синих джинсов. Для сравнения: 36 000 кг – это примерный вес 6 000 африканских слонов!
Другая сторона медали
Отходы химического производства красителя, мягко сказать, неполезны для окружающей среды. Большинство предприятий располагаются в непосредственной близости к водоемам. Индиго плохо растворяется в воде, поэтому в производстве задействованы дополнительные химикаты, помогающие справиться с этой проблемой. Эти вещества трансформируют индиго так, чтобы последний мог легко растворяться в воде. Но и после этого превращение может легко пойти в обратную сторону. Следовательно, стабилизаторов требуется очень много. Они настолько едкие, что вызывают коррозию металлических труб, не говоря уже о негативном влиянии на качество воды и здоровье ее обитателей.
Решение проблемы
Учеными были проведены эксперименты с использованием индикана, о котором уже было сказано выше. Оказалось, что он отвечает всем требованиям, которые предъявляются к красителю: растворимость в воде, стабильность. И хотя изначально индикан не синего цвета, требуется лишь одна реакция с применением энзимов, чтобы превратить вещество в тот самый краситель индиго.
Итак, было принято решение задействовать бактерии в процессе получения индикана. Возможности современной генетической инженерии таковы, что ученым удается легко встроить отдельные элементы в ДНК бактерий. В результате колонии микроорганизмов превращаются в своеобразные фабрики по производству огромных объемов индикана. Далее полученным веществом пропитывают ткань, а затем подвергают ее обработке энзимами. Вуаля! Материал приобретает характерный синий цвет, так как индикан превращается в индиго.
Проще сказать, чем сделать
На первом этапе необходимо выделить из растений энзим, который участвует в выработке индикана. Для этого было собрано 200 граммов листьев индигоферы, их превратили в кашицу и выделили из нее протеины. Материал исследовали на активность в реакциях с сахарами. Всем требованиям отвечал энзим глюкосилтрансфераза.
Далее была исследована генетика растения. Ученые искали ту часть ДНК, которая отвечает за синий цвет. Она была найдена и встроена в ДНК бактерий. После этого микроорганизмы оказались способны вырабатывать индикан.
Следующий этап – это нанесение индикана, созданного бактериями, на ткань, а также добавление энзима, который запускает превращение индикана в индиго. Буквально через несколько минут ткань приобретает синий цвет!
Летом 2015 года эта трансформация была представлена на научной конференции в Бостоне. Эксперты были восхищены. Один из сотрудников Инсбрукского университета (Австрия) сказал о том, что результаты не просто впечатляющие, а удивительные.
Противоречивые оценки
Но не все так однозначно. И этот подход может быть небезопасен для окружающей среды. Непрореагировавшие молекулы индикана будут попадать в сточные воды, а оттуда – в реки и озера. В водоемах они станут пищей для микроорганизмов. Поглощая индикан, микроорганизмы будут расти и размножаться, а значит, им будет требоваться все больше кислорода. А откуда его брать, как не из воды? В результате рыба и другие обитатели водоемов начнут ощущать нехватку кислорода. Кроме того, от водоемов, в которых размножились микроорганизмы, исходит очень неприятный запах.
Но главное препятствие для использования этого «зеленого» метода окраски тканей на массовых производствах – низкая эффективность. Потребуется работа колонии бактерий объемом примерно 18 литров, чтобы покрасить одну пару джинсов. А если учесть, что американцы покупают более 450 миллионов пар джинсов в год, то рабочие текстильных фабрик просто утонут в бактериях!
Но ведь это только начало. Возможно, со временем ученые найдут способ справиться и с этими проблемами.
