Renklendirme, kumaşın görünümünü ve çekiciliğini arttırmak için sıklıkla kullanılan önemli bir prosestir. Boyama ve baskı prosesleri gibi geleneksel tekstil yöntemleri, kaynak yoğun üretim süreçleri olmaları nedeni ile çevre üzerinde olumsuz bir etkiye sahiptir. Enzim kullanarak geliştirilen alternatif yaklaşım, kimyasal süreçlerdeki çevresel etkileri ortadan kaldırarak, sürdürülebilir niteliklere sahip prosesler sunar. Enzimler son derece spesifik biyokatalizörlerdir; hafif işlem koşulları altında çalışabilmeleri nedeniyle kimyasal, enerji ve su tüketimini ve atık üretimini azaltırlar. Ayrıca, enzimler biyolojik olarak parçalanabilir olduğu için geri dönüşüm imkanı sunar.
Enzim yıkama
Bu çalışmada proteaz ve lakkaz enzimleri, tekstil yüzeyi renklendirme ve desenlendirme prosesleri için yenilikçi biyoteknoloji temelli tekstil tasarım araçları olarak kullanılmıştır. Proteaz (EC 3.4.21.62), yün liflerini çok küçük proteinlerine veya peptitlerine parçalayabilir. Bugüne kadar yün üzerinde çeşitli işlevsel efektleri elde etmek için proteaz uygulamasına büyük ilgi duyulmuştur. Yapılan çalışmalar ve son örnekler, yün lif yumuşaklığını iyileştirme ve çekme önleyici işlemler konusundadır. Bununla birlikte, proteaz kullanımı öngörülemeyen kontrolsüz reaksiyonlara ve lif hasarına neden olabileceği için, şu ana kadar hiç bir ticari proses geliştirilmemiştir.
Bununla birlikte lif yüzeyinde oluşan fiziksel değişimler ve elyaf parçalanması enzimlerin desen tasarımı için kullanımına olanak sağlar. Bu çalışmada, yün karışımı kumaşlarda dekoratif yüzey efektleri elde etmek için proteaz kullanıldı. Kontrollü proteaz işlemi, yün karışımında, yün lifinin bileşenlerinin bozulmasını ve uzaklaştırılmasını sağlamıştır. Bu işlem ile kumaş yüzeyinde solma efektleri elde edilmiştir.
Proteaz yün olmayan bileşenlere zarar vermediği için işlem sonun da elde edilen sonuçlar, baskı veya devore baskıya benzer. Ayrıca geliştirilen bu proses, kimyasalların kullanımı yerine biyolojik olarak parçalanabilir enzim kullanımına olanak sağlar.
Şekil 1: Yün/polyester enzim prosesi
Lakkaz (EC.1.10.3.2) oksidoredüktaz adı verilen bir enzim sınıfına aittir. Bu enzimler, bir molekülden diğerine elektron transferini içeren redoks reaksiyonlarını katalize eder. Laka gövde mediatör sistemlerini (LMS) temel alan DeniLite (Novozymes) ve PrimaGreen EcoFade LT100 (DuPont) gibi Lakkaz ürünleri, denim ağartma proseslerinde başarılı olmuşlardır.
Lakkaz enzimleri, denim ağartma işlemlerinde başarılı olmasına rağmen, özellikle yüzeyde desen oluşturulması için tekstil renklendirme alanında kullanım potansiyeli nispeten keşfedilmemiş kalmaktadır. Bu çalışmada aromatik bileşiklerin enzimatik oksidasyonu ile yün ve naylon liflerinin renklendirilmesi için yeni bir yöntem araştırılmış ve kumaşlarda yüzey tasarımları oluşturmak için geliştirilmiştir. Hangi bileşiklerin kullanılabileceğini belirlemek için bir dizi kontrollü lake ile katalize edilmiş aromatik bileşik reaksiyonları gerçekleştirildi. Daha sonra, lakkaz katalizinden elde edilen renkli ürünlerin fizibilitesi, yün ve naylon elyafları aynı anda, düşük sıcaklıkta, nötr pH’ı kullanarak ve kimyasal ilavesi olmadan basit bir adımlı işlemle boyanarak test edildi. Sıcaklık, pH, reaksiyon süreleri, aromatik bileşik ve enzim konsantrasyonları gibi faktörler araştırıldı ve ulaşılabilir renk aralığı oluşturuldu. Ayrıca desen oluşturmak için farklı lif türleri ve doku yapıları içeren özel olarak hazırlanmış jakarlı dokumalara uygulandı. Dokuz aromatik bileşiğin lakkaz katalizi, enzimatik işlemden sonra sulu çözeltilerde ve her iki lif türünde de çeşitli renklerin üretilmesine neden olmuştur. Her aromatik bileşik, çoğunlukla sarı, turuncu, kahverengi ve pembe renkler arasında değişen farklı renk tonlarına neden oldu.
Her iki elyaf tipinde gözlemlenen renklenmenin, aromatik alt tabakaların lakkaz oksidasyonu ile oluşan renkli dimerik, oligomerik ve polimerik ürünlerin sonucu olduğu düşünülmüştür. Yünlü kumaş örnekleri, daha hafif ve daha parlak olan naylon numunelere kıyasla daha koyu renktedir. Gözlemlenen renk farklılıklarının, her bir elyafta bulunan farklı tip ve miktarlarda fonksiyonel gruplardan ve elyaf arasındaki boyana bilirlik özellik lerinin farklılığından kaynaklandığı düşünülmüştür. Seçilen bileşiklerin renk ve tasarım potansiyelini göstermek için, kumaşlar özellikle renklendirilmemiş yün, naylon ve polyester ipliklerden oluşan bir kombinasyon kullanılarak oluşturulmuştur.
Basit jakar dokumalara ek olarak düz örgü, dimi ve saten yapıları, kullanılmıştır. Kumaşlar tek aşamalı boyama yöntemi ile boyanmıştır. Farklı lif türleri ve örgü yapılarının kullanımı, basit renk varyasyonlarının oluşmasına neden olmuştur. (Şekil 2) Sunulan araştırma, enzimlerin tekstil yüzeyine kontrollü uygulanması ile renklendirme ve yüzey efektleri elde edilmesi konusunda kullanımını ortaya koymaktadır. Hem proteaz hem de lakkaz enzimi, ekonomik ve çevresel avantajlar sağlayarak, geleneksel kimyasal süreçlere cazip alternatifler sunmaktadır.
Şekil 2: Farklı işlem koşulları ile renklendirilen jakar desenleri