Kore İleri Bilim ve Teknoloji Enstitüsü’nden (Korea Advanced Institute of Science and Technology / KAIST ) araştırmacılar, canlı bakterilerin kendi kumaşlarını üretip boyayabildiği yeni bir yöntem üzerinde çalışıyor. Amaç, petrol esaslı malzemeler, plastik ve sentetik boyalar yerine mikroorganizmaları kullanarak kimyasal bazlı tekstil üretimini doğal bir biyolojik süreçle değiştirmek. Ekip, bakterilerin fermentasyon sırasında oluşturduğu lifli bir ağ olan bakteriyel selülozun kumaş benzeri bir malzeme olarak kullanılabileceğini ve aynı bakterilerin bu malzemeyi yapay boyalar olmadan renklendirebileceğini gösterdi.
Bakteriyel selüloz, besin açısından zengin bir sıvıda büyüyen mikroorganizmaların uzun selüloz lifleri üretmesiyle oluşuyor. Bu lifler toplanıp temizlendikten sonra esnek bir kumaş formuna getirilebiliyor. Araştırmacılar, selüloz üretimi için Komagataeibacter xylinus bakterisini kullanırken, renk vermek için doğal pigment üreten iki bakteri ailesine başvurdu: yeşilden mora uzanan tonlar için violasein pigmentleri ve kırmızıdan sarıya uzanan tonlar için karotenoidler.
Soğuk ve sıcak renkler için iki farklı üretim sistemi kullanılıyor
Çalışmanın başlangıcında ekip, selüloz üreten bakteri ile pigment üreten bakterileri aynı kapta birlikte büyütmeye çalışsa da iki bakteri türünün birbirinin gelişimini engellediği görülmüş. Bazen selüloz tabakası oluşmamış, bazen de renk miktarı yetersiz kalmış. Bunun üzerine araştırmacılar iki farklı üretim yöntemi geliştirmiş.
Mavi, mor ve yeşil gibi soğuk renkler için “gecikmeli ortak kültür” yöntemi uygulanmış. Bu yöntemde önce selüloz üreten bakteriler büyütülerek ağ yapısının oluşmasına izin verilmiş; ardından renk üreten bakteriler bu yapının üzerine eklenmiş. Böylece iki bakteri türü birbirini baskılamadan çoğalabilmiş.
Kırmızı, turuncu ve sarı gibi sıcak renkler için ise “ardışık kültür” yöntemi kullanılmış. Selüloz önce yetiştirilip temizlendikten sonra pigment üreten bakterilerin bulunduğu ayrı bir kaba alınmış ve doğal rengi içine çekmesi sağlanmış. Bu iki yöntem sayesinde araştırmacılar mor, lacivert, mavi, yeşil, sarı, turuncu ve kırmızı tonlarında bakteriyel selüloz tabakaları üretmeyi başarmış. Böylece renkler malzemenin yapısına doğrudan işlenmiş; ayrıca ayrı bir boyama ya da kimyasal işleme gerek kalmamış.
Kimyasal boyama banyolarını, üretim sürecinden çıkarıyor
Üretilen bu renkli kumaşlar yıkama, ağartma, ısıya maruz bırakma ve asit/alkali testlerinden geçirilmiş. Sonuçlara göre renklerin büyük bölümü sabit kalmış; özellikle violasein pigmentli kumaşlar bazı sentetik boyalardan bile daha dayanıklı çıkmış. Tüm üretim süreci, sıvı kültürde büyütülen bakterilerin besinle beslendikçe selüloz üretmesine dayanıyor. Elde edilen selüloz tabakaları toplanıp kurutularak kumaş benzeri bir form kazanıyor; süreçte endüstriyel makineler ya da kimyasal boyama banyoları kullanılmıyor.
Proje, malzemelerin petrokimyasallar yerine biyolojik yollarla üretilebileceğini gösteriyor ve zararlı kimyasallara olan ihtiyacı ortadan kaldırarak atık miktarını ve su kirliliğini azaltma potansiyeli taşıyor. Ancak araştırma hâlâ geliştirme aşamasında. Üretim hızı geleneksel tekstil fabrikalarına göre yavaş, maliyetler ise daha yüksek. KAIST ekibi, yöntemin endüstriyel ölçekte kullanılabilir hale gelmesinin en az beş yıl süreceğini tahmin ediyor. Yine de bu yeni yaklaşımın tekstil üretimini daha güvenli ve çevre dostu bir noktaya taşıyabileceğine inanıyorlar.
“One-pot production of colored bacterial cellulose” başlığıyla yayınlanan projede yer alan araştırmacıların isimleri şöyle sıralanıyor: Hengrui Zhou, Pingxin Lin, Ki Jun Jeong, Sang Yup Lee
