Download
1 / 29
310 likes | 664 Views
ביוטכנולוגיה ותעשיית הטקסטיל. תעשייה נקייה יותר. סוגי סיבים . סיבים צמחיים כותנה – הסיב בתרמיל הזרע, צלולוז. פשתן – הסיב בגבעול הצמח, צלולוז. סיבים אנימליים צמר – בעיקרו החלבון קראטין. משי – מפקעת תולעי המשי. בעיקרו החלבון פיברואין. סיבים מעשה ידי אדם ויסקוזה – מסיבי כותנה מופרדים.
E N D
ביוטכנולוגיה ותעשיית הטקסטיל תעשייה נקייה יותר
סוגי סיבים סיבים צמחיים • כותנה – הסיב בתרמיל הזרע, צלולוז. • פשתן – הסיב בגבעול הצמח, צלולוז. סיבים אנימליים • צמר – בעיקרו החלבון קראטין. • משי – מפקעת תולעי המשי. בעיקרו החלבון פיברואין. סיבים מעשה ידי אדם • ויסקוזה – מסיבי כותנה מופרדים. • ליוצל - סיב צלולוז מפולפה של עצים המוממסת באמין-אוקסיד. • פולימרים כגון פוליאקרילאמיד, פוליאסטר וכד'.
סוגי סיביםלרובסיבים שאינם נארגים, בעיקר לשימוש רפואי סיבים מתאים מיקרוביאליים או צמחיים • PHB, (פוליהידרוקסיבוטיראט) - פוליאסטר. • כיטין והנגזרת שלו כיטוזאן – פוליסכרידים מדופן תאי פטרייה. • סידן אלגינאט - מאצות ים חומיות, ומחיידקים. • דקסטראן - מחיידק. • חומצה היאלורונית – פוליסכריד של החומצה גלוקורונית עם אצטיל גלוקוזאמין. ברקמת חיבור של חולייתנים ובקפסולה של חיידקים מסויימים. • צלולוז - מחיידקים או מתרביות רקמה צמחיות. • סיבים חלבוניים אנימליים ממ"א מהונדסים גנטית (קולגן, משי, קורי עכביש).
בעיות סביבתיות בגידול צמחים לסיבים • רגישות למזיקים – דורש יישום פסטיצידים. • יבול נמוך יחסית – דורש דישון. • בזבזני במים. • רגישות לעשבייה – דורש יישום הרביצידים. • צורך בהלבנה ובצביעה. פתרונות • הנדסה גנטית לשיפור הצמח (עמידויות, איכות סיב משופרת – אורך וחוזק). • ביו-פסטיצידים – הדברה ביולוגית. • ביו-דשן – חיידקים קושרי חנקן. • כותנה בעלת צבעים טבעיים – כיום מוגבל בגנטיקה קלאסית.
בעיות בגידול בע"ח לסיבים • ריסוסים כנגד טפילים פוגעים בגידול של השיער. • איכות צמר ירודה, כתלות בבריאות החיה ובתכונותיה הגנטיות. פיתרון • שינוי גנטי לעמידות לטפילים – הפרשת חומר דוחה חרקים מעור החיה. • הפריות להשבחה - לאיכות צמר משופרת. • חיסונים בהנדסה גנטית.
יתרונות שימוש באנזימים בתעשיית הטקסטיל • תנאי פעולה מתונים- pH, פחות נזק הידרוליטי לסיב. • תנאי סביבה מתונים – טמפ', חיסכון באנרגיה ופחות נזק לבד. • פחות שימוש בכימיקלים מזהמי סביבה בתהליכי הלבנה וצביעה.
LCA - ניתוח מחזור החייםlife cycle analysis • בחינת תהליכי ייצור קיימים ושינויים על מנת שלא ישנו את האיזון בביוספרה. • נותנים הערכה כמותית לכל שלב בתהליך, ומנסים להגדיר איזה הוא המשפיע ביותר על הסביבה. • ניתן להשוות תהליכים מקבילים.
תוצאות ניתוח מחזור החיים ( LCA ) של תהליכי שיפשוף בג'ינסהשוואת אבני שיפשוף לשיפשוף אנזימטי
תהליכי קדם בסיבים הגולמייםקרבוניזציה של צמר • הסרת שאריות חומר צמחי מסיבי החלבון. • בעבר: טיפול בחומצה גופרתית חמה. החומר הצמחי הופך לפחמן, המוסר על-ידי הצלפה או בתהליכי השיפשוף הבאים אחר-כך. הטיפול עלול לפגוע בסיבי הצמר עצמם. • כיום: צלולאז ופקטינאז, שיעשו הידרוליזה לצלולוז ולליגנין בחומר הצמחי המזהם, ויהפכו אותם לחומרים מסיסים במים, אותם ניתן לסלק בקלות מהצמר. תהליך זה לא יזיק כלל לסיבי הצמר ויהיה יותר זול ליישום.
תהליכי קדם בסיבים הגולמייםהפרדת סיבים וסילוק פקטין מכותנה ומפשתן • בעבר: השריית הסיבים בתמיסה בסיסית. נגרם אובדן חוזק לבד. • כיום: פקטינאז, סילוק אזורים לא טהורים בבדי צלולוז.
תהליכי קדם בסיבים הגולמייםסילוק שרף וסריצין מחוטי המשי • בעבר: סבון או חומר בסיסי, שגרם למשי להיות נוקשה. • כיום: פירוק פרוטאוליטי של הסראצין תוך שימוש בפרוטאזות ספציפיות, שאינן תוקפות את הפיברואין. המשי המתקבל רך יותר.
טוויית החוט ואריגת הבדsizing • במהלך האריגה ישנו מתח רב על החוט, וגדלה סכנת קריעתו. פיתרון: ציפוי הסיבים במשחה עמילנית. • בעבר: חימום להמסת גרנולות העמילן במים. • כיום: קביעת צמיגות משחת העמילן על-ידי עמילאזות.
טוויית החוט ואריגת הבדdesizing • העמילן מפריע בשלבי הגימור (הלבנה וצביעה) ולכן יש צורך להסירו. • בעבר: • pH מאד נמוכים, שעלולים לפגוע בבד ולהזיק לסביבה. • אם הדבק מסיס במים, ניתן להשתמש בשטיפה בסיסית עם דטרגנטים. • כימיקלים מחמצנים כגון פרסולפאט בסביבה בסיסית, או ברומיד בסביבה בסיסית, שניתן להכלילם גם בשלב ההלבנה. • כיום: עמילאז - יסיר את העמילן מבלי לפגוע בבדי כותנה.
תחליפי עמילן זולים יותר(25% בתעשיית הטקסטיל) • TKP – אבקת זרעי תומר הודי (tamarind). סילוק החומר יעשה ע"י צלולאז מ- Penicilliumfuniculosum. • ציפוי צמר וכותנה על-ידי חומר שעוותי או שומני, שיפורק ע"י אנזימים מיקרוביאליים.
תהליכי גימורקליה • בעבר: הבד מועבר בין להבות כדי לשרוף מוך וחוטים הבולטים מהבד, על מנת ששטח פני הבד יהיה חלק יותר. • כיום: צלולאזות.
תהליכי גימורשיפשוף • בעבר: תהליך רטוב בו מערבלים את הבד עם אבני שיפשוף על מנת לתת לו מראה מיושן (כמו בג'ינס). • כיום: צלולאזות ופקטינאזות (בבדים על בסיס צלולוז). יתרונות: פוחתת שחיקת הבד. חוסך צורך בסילוק האבנים המשומשות. איכות השפכים משופרת. תכולת הבד בטיפול עולה ב- 50% (אין אבנים שתופסות מקום).
תהליכי גימורהלבנה • בעבר הרחוק: בדי כותנה עברו שילוב של שיפשוף והלבנה על-ידי הרתחת הבד למשך 12 שעות תחת לחץ ב- 3% NaOH עם סבון וסודיום סיליקאט. ההלבנה נעשתה עם כלור. סילוק הכלור נעשה עם חומרים מחזרים. • בעבר הקרוב: השריית הכותנה עם תמיסת מי-חמצן יחד עם מייצב (סודיום סיליקאט). מי החמצן הנותרים לאחר ההלבנה סולקו על-ידי שטיפות עם מים או עם חומרים מחזרים. • כיום: קטאלאז – 2H2O2 2H2O + O2 חיסכון במים, בזמן ובאנרגיה, יותר ידידותי לסביבה.
תהליכי גימורצביעה • ליפאזות - הספגה לבדים ליעילות צביעה משופרת. • לקאז - מערכות אנזימים המשמשים לסילוק צבע אינדיגו (כחול כהה), וחשוב בטיפול ובסיום בדי דנים (אריג כותנה גס).
biopolish תהליך ביולוגי לשיפור איכות פני הבד • משתמשים בצלולאזות בפוליש-ביולוגי, דבר המשפר את המראה של בדי הכותנה על-ידי סילוק אניצי בד ו"גולגולים" ממנו.
אבקות כביסהשימוש באנזימים מאפשר כביסה בתנאים מתונים, חיסכון באנרגיה ושמירה על איכות הבד • פרוטאזות – ניקוי כתמים חלבוניים (דם, עשב, זיעה, ביצה). סילוק גולגולים בבדי צמר. • צלולאזות – ניקוי אניצי בד וגולגולים. • ליפאזות – ניקוי כתמים שומניים (גריז, חמאה ורטבים שומניים, מוצרי קוסמטיקה). • עמילאז – ניקוי כתמים עמילניים (דבק, תפו"א, אורז, פסטה).
עזרים בתעשיית הטקסטיל • הפקת צבעים ביולגית – פיגמנטים מבקטריות או מצמחים בתרביות רקמה. צבע הניתן לפירוק ביולוגי, ולכן פחות מזיק לסביבה (מתכות כבדות בשפכים של התעשייה הכימית).
כלים אנליטיים חדשים • גלאי DNA ספציפיים לסיבים אנימליים. נועד לבדוק זיופים בבדים יקרים כגון קשמיר (ערבוב עם סיבים זולים כגון צמר). • קביעה מקדימה של הידרדרות ביולוגית של הבד - ניתן להעריך נוכחות של מ"א על הבד באמצעות האנזים לוציפראז, המופק מגחלילית Photinuspyralis המייצרת אור בשילוב עם אדנוזין טריפוספאט המיוצר ע"י המ"א.
טיפול בשפכים • תהליכי ייצור פחות מזהמים. • שימוש במ"א ובאנזימים לפירוק חומרים רעילים – שאריות צבע בשפכים, מתכות כבדות בתהליכים המקנים עמידות הכותנה לריקבון,
יישומים ביוטכנולוגיים עיקריים בתעשיית הטקסטיל • שיפור זני הצמחים המשמשים להפקת סיבים. • שיפור הסיבים האנימליים על-ידי שיפור בריאות החיה. • סיבים ביופולימריים חדשים ממ"א, ומ"א מהונדסים גנטית. • החלפת תהליכים כימיים חריפים ודורשי אנרגיה על-ידי אנזימים. • מסלולים ידידותיים לסביבה לייצור חומרים המשמשים בתעשיית הטקסטיל כגון צבעים. • שימושים חדשים באנזימים. • דטרגנטים אנזימטיים חסכוניים באנרגיה • שיטות אנליטיות לבדיקת איכות הבד וופגמים בו. • טיפול בשפכים.
