Các nhà khoa học vừa phát triển một phương pháp mới cho phép vi khuẩn đồng thời tạo sợi và nhuộm màu trong cùng một quy trình, mở ra hướng sản xuất dệt may bền vững hơn so với kỹ thuật tổng hợp hóa học hiện nay.
Một khuẩn lạc E. coli được chụp dưới kính hiển vi điện tử. Nghiên cứu mới cho thấy loại vi khuẩn gây bệnh này có thể có tương lai tươi sáng trong ngành dệt may. Ảnh: Getty Images)
Trong nghiên cứu công bố trên tạp chí Trends in Biotechnology, nhóm tác giả đã tạo ra loại vải làm từ cellulose với đầy đủ gam màu cầu vồng bằng cách điều chỉnh điều kiện nuôi cấy vi khuẩn.
Giáo sư Sang Yup Lee, Khoa Kỹ thuật Hóa học và Sinh học phân tử, Viện Khoa học và Công nghệ Tiên tiến Hàn Quốc (KAIST), cho biết ngành dệt may hiện vẫn phụ thuộc nhiều vào sợi tổng hợp và các công đoạn xử lý tiêu tốn năng lượng, gây phát thải khí nhà kính và làm ô nhiễm nước, đất.
Trong những năm gần đây, xu hướng sử dụng vi khuẩn để lên men tạo sợi cellulose - vật liệu mô phỏng sợi tự nhiên như bông – được quan tâm hơn. Tuy nhiên, cellulose do vi khuẩn tạo ra vốn có màu trắng, thường phải nhuộm sau khi sản xuất.
Để rút gọn quy trình, nhóm nghiên cứu đã nuôi chung vi khuẩn tạo cellulose với các chủng E.coli đã được biến đổi gene để sản sinh chất màu tự nhiên. Hai nhóm sắc tố được sử dụng gồm violacein (cho các tông tím, xanh lam, xanh lục) và carotenoid (cho các tông đỏ, cam, vàng).
Trước tiên, nhóm tác giả chỉnh sửa đường trao đổi chất của chủng Komagataeibacter xylinus để tăng năng suất cellulose. Khi bổ sung E.coli tạo violacein vào cùng bình phản ứng, họ thu được vải nhuộm sẵn các màu tím, xanh lam và xanh lục.
Đối với các sắc độ ấm hơn, E.coli sản xuất carotenoid không tạo đủ lượng thuốc nhuộm do khả năng phát triển kém. Để khắc phục, nhóm sử dụng cellulose đã được nuôi sẵn rồi ủ cùng E.coli tạo carotenoid. Phương pháp đồng nuôi cấy này giúp thu được các mẫu vải màu đỏ, cam và vàng, hoàn thiện bảng màu bảy sắc cầu vồng.
Giáo sư Lee cho biết cách tiếp cận này giúp “loại bỏ nhu cầu nhuộm và giặt riêng”, từ đó giảm chất thải hóa học và lượng nước sử dụng. Các mẫu vải cellulose nhuộm bằng vi khuẩn cho thấy độ ổn định cao trước axit, kiềm, nhiệt và nước. Tuy vậy, nhóm nghiên cứu cho rằng cần tiếp tục đánh giá khả năng chịu bền trước chất tẩy rửa công nghiệp và ma sát cơ học.
Trong bước tiếp theo, nhóm đặt mục tiêu mở rộng bảng màu và nâng quy mô lên mức công nghiệp mà vẫn đảm bảo chất lượng đồng đều. Việc tiếp tục điều chỉnh cách vi khuẩn sản xuất cellulose cũng có thể mở ra những ứng dụng mới, chẳng hạn như bao bì phân hủy sinh học.