Pour répondre aux problèmes rencontrés par l'industrie traditionnelle européenne des colorants, les scientifiques ont mis au point une nouvelle méthode respectueuse de l'environnement pour produire des colorants.
Les problèmes rencontrés par l'industrie traditionnelle européenne de la couleur vont du manque d'innovation et de la faible compétitivité du marché à la toxicité, les dangers environnementaux et les risques pour la santé des personnes qui y travaillent. L'industrie de la teinture est basée sur une chimie et des procédés conçus il y a plus d'un siècle, dont certains sont très énergivores et potentiellement dangereux pour les travailleurs. Afin d'éviter des réactions explosives lors du mélange des produits chimiques, le processus doit être refroidi à des températures glaciales, qui consomme beaucoup d'énergie. Outre, certains colorants peuvent être toxiques et il existe un risque qu'ils pénètrent dans la peau par la transpiration. De plus, 10 à 15 % de tous les colorants utilisés dans l'industrie sont rejetés dans l'environnement lors de la fabrication ou de l'utilisation, constituant un certain risque pour les organismes vivants. À la lumière de cela, l'UE a interdit bon nombre de ces colorants toxiques, mais aucune alternative n'était disponible pour tous.
Pour surmonter ce biais, les scientifiques du projet de recherche financé par l'UE SOPHIED dirigé par l'Université catholique de Louvain, en Belgique, ont extrait des protéines spéciales, appelés enzymes, à partir de champignons. Même si les spécimens choisis n'ont pas l'air très colorés, ils peuvent produire les enzymes nécessaires pour créer les éco-colorants. Ces substances ont été utilisées pour synthétiser des colorants pour la teinture des textiles et du cuir.
« Nous savions déjà qu'il existe tout un spectre de couleurs dans les champignons et que les enzymes peuvent former de nouveaux composés colorés lors de la partie bioremédiation, c'est le processus par lequel le métabolisme des micro-organismes élimine les polluants. Ce que nous ne savions pas, c'était s'il était possible de fabriquer des teintures textiles car celles-ci ont des propriétés spéciales et des fonctions chimiques que vous ne pouvez pas trouver dans la nature », explique Estelle Enaud de l'Institut Terre et Vie - Microbiologie appliquée à l'Université Catholique de Louvain. Enaud était chercheur post-doctoral dans l'équipe de Sophie Vanhulle. Sophie Vanhulle, le coordinateur de projet, décédé il y a deux ans. "Le défi était de savoir s'il était possible d'utiliser l'enzyme sur une substance qui n'est pas naturelle, et il s'est avéré que c'était le cas !".
Pour extraire les enzymes, les champignons sont placés dans un liquide contenant des nutriments, ce qui leur permet de croître et de libérer les protéines désirées. Après avoir éliminé les champignons, des particules de silice sont ajoutées au fluide. « La combinaison d'enzymes et de particules de silice apporte une stabilisation de l'enzyme et élimine les protéines à la fin dans notre produit colorant, car ils pourraient provoquer des allergies », fait remarquer Estelle Enaud. « La particule que nous avons le plus utilisée avait une taille moyenne de 100 µm, beaucoup plus gros que nano. La taille nano et la partie nano du projet concernent les enzymes qui sont des nanocatalyseurs et peuvent aussi être appelées nano outils biologiques », elle explique. « Je dois admettre que je n'aime pas vraiment utiliser le mot nano car bien que tout ce avec quoi je travaille en tant que biochimiste soit nano, la biochimie n'est pas un nouveau domaine scientifique ».
Les nouveaux colorants possèdent des caractéristiques chimiques qui leur permettent d'adhérer directement aux fibres de polyamide, laine ou soie, rendant inutile l'ajout de produits chimiques supplémentaires qui peuvent polluer l'eau et provoquer des allergies. « Avant de mettre ce produit sur le marché, il serait important de vérifier sa toxicité », Victor Puntès, précise le responsable du « Groupe nanoparticules inorganiques » à l'ICN (Institut Català de Nanotecnologia). « En principe, les grosses particules de silice sont plus toxiques que leur homologue nano :d'une part, étant plus gros ils ont du mal à entrer dans la cellule, de l'autre, une fois que quelques-uns d'entre eux sont entrés, ils peuvent produire une inflammation chronique qui peut en résulter, peut-être 20 ans plus tard, dans une sorte de cancer », Puntes explique. Enaud s'assure que les particules de silice qu'ils utilisent ne sont pas toxiques. Elle ajoute que les particules sont habituellement utilisées dans le dentifrice, comme ingrédient en horticulture, et dans le béton ne sont pas classés comme substances dangereuses.
L'un des principaux avantages des teintures traditionnelles est qu'elles résistent au lavage, abrasion mécanique et blanchiment par la lumière du soleil. Les premiers tests sur les nouvelles teintures écologiques montrent que les couleurs ne commencent à s'estomper qu'au soleil. Tout en travaillant sur une méthode pour les rendre résistants à la lumière, les chercheurs suggèrent qu'ils peuvent être utilisés pour teindre des vêtements qui ont une exposition limitée au soleil, tels que les sous-vêtements et les chaussettes. « Nous devons encore optimiser le processus, car pour l'instant c'est vraiment consommateur d'eau », Enaud admet.
La technologie enzymatique du projet pourrait avoir de larges applications non seulement dans le textile mais aussi dans le cuir et l'industrie cosmétique. Selon Enaud, il pourrait également être utilisé pour la bioremédiation de composés toxiques dans l'industrie des colorants, appliqué à certains traitements qui améliorent ou modifient l'apparence de la couleur des aliments ou des boissons, au-delà d'être utilisé comme désinfectant pour les applications médicales et de soins personnels et même, comme nouvelle application potentielle, comme biopiles.
Ces alternatives de haute technologie aux textiles traditionnels ne sont disponibles que dans l'UE, ce qui donne à l'industrie européenne, jusqu'à présent déplacés vers le monde en développement, un avantage significatif sur les marchés asiatiques des colorants.
