*lemon*
کاربر فعال مهندسی نساجی
2-1-2- برطرف كردن مواد سمي و فلزات (Metal and Toxin Removal)
قارچ‌هايي براي جذب فلزات سنگين از پساب‌ها بكار مي‌روند كه عملكرد آنها مشابه قارچ توليدكنندة ليگنيناز تخريب‌كنندة چوب است. اين قارچ‌ها در صنعت خمير چوب و كاغذ براي از بين بردن پيوندهاي ليگنين كلرينه بكار مي‌روند. همچنين بر روي بي‌فنيل‌ها، هيدروكربن‌هاي آروماتيك و تركيبات كلرينه شده نظير PCP و DDT مؤثر هستند.
قارچ‌هاي ديگري براي برطرف كردن مواد خيلي سمي از پساب‌هاي دباغ‌خانه‌ها استفاده شده‌اند. روشي نو براي ايجاد تخريب هوازي در مرداب‌هاي آلوده و جلوگيري از گسترش بوهاي نامطلوب و فرايندهاي غيرهوازي ناخوشايند در آلمان بوجود آمده است. اين كشف بر اساس حصير تك‌فيلامنت پلي‌استر تريكوبافي شده توسط شركت هوخست براي حفظ از ريزسازواره‌ها به ثبت رسيده است. حصير در برابر فشار، پايدار و مقاوم بوده و ساختمان مشبك لجن غيرهوازي ايجاد شده در ته مرداب را خنثي مي‌كند.
2-2- اصلاح مواد خام و يا توليد مواد جديد
مهندسي ژنتيك براي اصلاح فاكتورهاي رشد و خواص الياف طبيعي، توليد الياف جديد و يا مواد ديگر قابل استفاده در فرآيندهاي نساجي بكار گرفته شده است كه در زير به برخي از آنها اشاره مي‌شود:
2-2-1- اصلاح ارگانيزم‌هاي توليد
الف) اصلاح پنبه تحقيقات مهندسي ژنتيك روي گياه پنبه در زمينه‌هاي زير صورت مي‌گيرد:
1- بالا بردن مقاومت در برابر حشرات، بيماري‌ها و سموم علف‌كش
2- اصلاح خواص و كارآيي ليف
كاربرد حشره‌كش‌هاي زيستي به جاي حشره‌كش‌هاي سنتزي و يا توليد پنبه تراريختة مقاوم به حشرات و بيماري‌ها توسط روش‌هاي مهندسي ژنتيك سبب كاهش مقدار آلودگي‌هاي شيميايي حاصل از شستشوي نخ‌ها و پارچه‌هاي پنبه‌اي، طي عمليات پخت و سفيدگري مي‌شود. دستكاري ژن‌هاي مسئول تشكيل ليف نيز مي‌تواند موجب بهبود خواص آن شود. مهندسي ژنتيك قادر به توليد الياف رنگي پنبه براي مثال پنبة آبي با رنگ عميق براي توليد جين مي‌باشد. حتي احتمال بدست آوردن پلي‌استرهاي طبيعي بصورت پلي‌هيدروكسي بوتيرات (PHB) براي رشد در داخل كانال توخالي مركزي ليف پنبه، اميدبخش بوده است. بنابراين توليد همزمان پنبه و پلي‌استر طبيعي امكان‌پذير مي‌باشد.
ب) اصلاح پشم
تحقيقات در مورد گوسفند و بز با هدف فراهم كردن روش‌هاي تغذية مناسب، مقاومت در برابر آفت، الياف ظريفتر و نرمتر و حتي روشي براي چيدن بيولوژيكي پشم انجام شده است. با تزريق پروتئين ويژه‌اي، رشد مو قطع مي‌شود و بعد از 4 تا 6 هفته، شكست طبيعي در پاية ليف پشم گوسفند ظاهر مي‌شود كه باعث جداشدن ليف از گوسفند مي‌گردد و اين روش باعث افزايش توليد پشم مي‌شود. اين فناوري هنوز در مرحلة آزمايش است و نياز به تحقيقات بيشتري دارد. تحقيقات روي توليد پشم ظريفتر از گوسفندهاي مختلف كه بتواند مثل كشمير و موهر و ويكونا موفق باشد، متمركز شده است.
ج) اصلاح كرم ابريشم
در اين زمينه، تحقيقات در چين و ساير كشورها در رابطه با وابستگي زندگي كرم ابريشم به درخت توت، افزايش مقاومت به ويروس و بهبود استحكام و ظرافت ابريشم انجام مي‌گيرد.
2-2-2- توليد الياف جديد
چند نوع از منابع توليد الياف جديد به شرح زير وجود دارند:
بيوپليمرها:
راه‌هاي مختلفي براي توليد بيوپليمرها وجود دارد. شركت زنكا (Zeneca) با استفاده از تخمير باكتريايي شكر، يك پلي‌استر طبيعي (PHB) توليد نموده و بنام تجارتي Biopol نامگذاري كرده است. اين پليمر تحت شرايط معمولي، پايدار بوده، اما در هر محيط ميكروبي بطور كامل تخريب مي‌شود. Biopol براي كاربردهاي نساجي گران‌قيمت است. اما براي استفاده در پزشكي به‌عنوان نخ بخيه بكار برده شده و سازگار با محيط‌زيست مي‌باشد. بيوپليمرهاي ديگر شامل پلي‌استات‌ها و پلي‌كاپرولاكتان‌ها، براي كاربردهاي پزشكي استفاده مي‌شوند.
سلولز باكتريايي:
شركت‌هاي ژاپني، كاغذهاي ويژه و منسوجات بي‌بافت را توليد كرده‌اند كه از الياف سلولزي توليد شده بوسيلة باكتري‌ها تشكيل شده‌اند. اين مواد، ظريف و كشسان هستند و براي ديافراگم هدفون‌هاي استريو بكار مي‌روند. در *****هاي مخصوص، جاذب‌هاي بو و مخلوط‌هاي مقاوم به آرامايدها نيز قابل استفاده مي‌باشند.
الياف پروتئيني:
از طريق اصلاح ژنتيكي، ريزسازواره‌هايي به‌دست آمده‌اند كه با راندمان زياد قادر به توليد محصول جديد مورد استفاده در نساجي مي‌باشند. براي مثال، تحقيق در مورد انتقال دي‌ان‌آ از عنكبوت به باكتري به منظور توليد پروتئين‌هايي با استحكام و كشساني تار عنكبوت براي استفاده در جليقه‌هاي ضدگلوله ابتدا در انگليس و سپس در آمريكا انجام شده است.
2-2-3- رنگ‌زاها و مواد واسطه
سنتز باكتريايي انديگو (همانند پيگمنت‌هاي قارچي) براي استفاده در صنعت نساجي يكي از مثال‌هاي مواد رنگ‌زا مي‌باشد. تحقيقات نشان داده است كه ميكروقارچ‌ها قادر هستند بيش از 30 درصد بيوماس (biomass) خود را به پيگمنت (ماده‌رنگي) تبديل كنند.
3- فرآيندهاي آنزيمي
آنزيم‌ها درگياهان، حيوانات و ريزسازواره‌ها نقش بسيار مهمي در سلول ايفا مي‌كنند و واكنش‌هاي خاصي را روي يك سوبستراي ويژه انجام مي‌دهند. علاوه بر اين‌ها، آنزيم‌ها در صنايع مختلف و از جمله صنايع غذايي، دارويي و نساجي نيز كاربرد دارند. برخي از آنزيم‌هاي مورد استفاده در صنعت نساجي در جدول 2 بيان شده‌اند.
3-1- كاربرد آنزيم‌ها در آماده‌سازي الياف
3-1-1- كربونيزاسيون پشم
تحقيقي براي جايگزين‌كردن عمليات كربونيزاسيون اسيدي پشم، با مخلوط سلولازها و پكتينازها انجام گرفته است. در اين فرآيند، تخريب مواد سلولزي و مواد ليگنين گياهي به مواد محلول در آب صورت گرفته و اين مواد به آساني از پارچه برطرف مي‌شوند. اين فرآيند براي الياف پشمي بي‌ضرر بوده و نياز به هزينه‌هاي عمليات كمتري دارد، ولي هنوز براي رسيدن به سرعت قابل قبول، نياز به تحقيق بيشتر دارد. يادآوري مي‌شود كه كربونيزه شدن (فرآيند شيميايي براي زدودن مواد سلولزي از كالاي مخلوط سلولزي ـ پروتئيني) از طريق هيدروليز شيميايي مواد سلولزي توسط اسيد سولفوريك غليظ صورت مي‌گيرد.
3-1-2- آماده‌سازي الياف گياهي
سلولازها براي نرم كردن الياف گياهي نظير كتان، كنف و رامي بكار مي‌روند. اين آنزيم‌ها، علاوه بر اينكه خواص مكانيكي پارچة اين الياف را بهبود مي‌بخشند و باعث افزايش انعطاف‌پذيري پارچه و حفظ مقاومت كششي آن مي‌شوند، فرايندهاي صنعتي آنها را نيز آسان مي‌سازند. عمل‌آوري كنف با مخلوط سلولازها و زايلاناز (Xylanas) قبل از سفيدگري با پراكسيد، باعث بهبود قابل توجه در شفافيت الياف شده و پراكسيد لازم براي سفيدگري را كاهش مي‌دهد.
3-2- كاربرد آنزيم‌ها در آماده‌سازي پارچه
پس از بافت پارچه، فرايندهاي مختلفي جهت بهبود فرايندهاي پايين دستي جهت كارآيي و پايداري پارچه انجام مي‌شود. نشان داده شده است كه در بعضي از اين فرايندها نظير پخت و سفيدگري از آنزيم‌ها استفاده مي‌شود. عمل‌آوري با آنزيم سلولاز بجاي پرزسوزي در كالاهاي سلولزي مي‌تواند بكار رود. گلوكزاكسيداز، پراكسيداز و سلولاز در سفيدگري مؤثر مي‌باشند. البته اين فرآيند‌ها هنوز به صورت انبوه انجام نمي‌شوند.
تحقيق در اين زمينه‌ها ادامه دارد. 3-2-1- پخت پارچه‌هاي پنبه‌اي
اثر آنزيم سلولاز به همراه پكتيناز، پروتئاز و ليپاز براي بهبود قدرت تر‌شوندگي پارچه‌هاي پنبه‌اي بررسي شده است (1998،Michlle). در اين تحقيق، برطرف كردن آنزيمي ناخالصي‌ها از پارچه‌هاي پنبه‌اي براساس كاهش وزن انجام شده است. ليپازها، پروتئازها و سلولازها در اين فرايند، به ترتيب براي هيدروليز واكس‌ها و چربي‌ها، پروتئين‌ها، پكتين‌ها و سلولز روي الياف پنبه بكار مي‌روند.
3-2-2- آهارزدايي پارچه
در توليد پارچه، دوك نخ در طي بافت تحت فشار مكانيكي زيادي قرار دارد. استفاده از چسب، نشاسته يا آهارزني، نخ دوك را محكم كرده، از پاره شدن نخ در اثر فشار ماشين بافندگي و همچنين از ايجاد الكتريسيتة ساكن جلوگيري مي‌كند. با اين وجود، براي فراوري بعدي پارچه (رنگ‌آميزي، شستشوي شيميايي و پرداخت زدن) نشاسته بايد كاملاً زدوده شود. امروزه آنزيم‌هاي آميلاز در عمليات آهارگيري بكار برده مي‌شوند. آنزيم‌هاي آميلاز، آهار نشاسته را بدون آسيب به سلولز تجزيه مي‌كنند. روش‌هاي آهارزدايي مداوم كه به پايداري آلفا آميلازها در دماي بالا بستگي دارد، شيوه‌اي اساسي براي زدودن آهار است. لازم به يادآوري است كه در روش‌هاي ديگر آهارگيري، از مواد اكسيدكننده و يا اسيد استفاده مي‌شود كه در استحكام كالاي پنبه‌اي اثر منفي مي‌گذارد. تجزية كامل نشاسته به كمك آميلاز منجر به تشكيل گلوكز مي‌شود كه قابل حل در آب است.
3-2-3- حذف پراكسيد هيدروژن اضافي از پارچه بعد از فرآيند سفيدگري
بعد از سفيدگري كالاي نساجي مي‌بايست پراكسيد هيدروژن اضافي، برطرف گردد تا از ايجاد اثر نامطلوب در رنگرزي جلوگيري شود. روش معمولي براي برطرف كردن پراكسيد اضافي، آبكشي ساده است. آبكشي بويژه در مناطقي كه كمبود آب دارند، با مشكل مواجه بوده است. اين امر باعث جستجو براي يافتن راه‌هاي ديگر شده است كه يكي از آنها استفاده از مواد احياكننده است، كه بيشتر بر اساس مواد گوگردي بوده و داراي معايب زياد مي‌باشد. استفاده از كاتالازها شيوه كاملاً جديدي است كه در آن نمك تشكيل نمي‌شود؛ بلكه آب و اكسيژن ايجاد مي‌شود. اين روش داراي مزاياي زير مي‌باشد:
- اثر نامطلوب نداشتن روي رنگ‌ها
- انجام آن در دماي پايين
- قبل از رنگرزي به آبكشي نياز نيست
- عدم احتمال خطر مصرف بيشتر
- تشكيل نشدن نمك در پساب
3-3- كاربرد آنزيم‌ها در تكميل كالاي نساجي
در اين زمينه مي‌توان به عمل‌آوري الياف پروتئيني توسط پروتئازها و الياف سلولزي توسط سلولازها اشاره نمود. در كاربردهاي امروزي عمدتاً آنزيم‌ها بويژه آميلازها در آهارگيري، سلولازها در زيست‌پرداخت كالاهاي سلولزي و سنگ‌شويي كالاهاي جين و پروتئازها در عمل‌آوري پشم و ابريشم و بالاخره آنزيم‌ها در شوينده‌ها بكار مي‌روند. دورنماي استفاده از آنها در ساير زمينه‌ها نيز مورد توجه محققان بوده و در حال پيشرفت مي‌باشد:
3-3-1- عمل‌آوري الياف پروتئيني توسط پروتئازها
پروتئازها، دسته‌اي از آنزيم‌ها هستند كه هيدروليز پيوند پپتيد در پروتئين را كاتاليز مي‌كنند. اين آنزيم‌ها به دو گروه عمدة زير تقسيم مي‌شوند:
1) اندوپپتيدازها كه پيوندهاي پپتيدي را از داخل زنجيره هيدروليز مي‌كنند.
2)كربوكسي پپتيدازها يا آمينو پپتيدازها كه پيوندهاي پپتيدي را از انتهاي زنجير هيدروليز مي‌كنند.
از مهمترين كارهاي انجام گرفته در زمينة استفاده از پروتئازها در نساجي مي‌توان به ضدآب‌رفتگي، سفيدگري پشم، صمغ‌گيري ابريشم و نيز آماده‌سازي چرم اشاره كرد.
3-3-1-1- عمل‌آوري پشم
ژعمل‌آوري پشم با آنزيم‌هاي پروتئاز سبب افزايش راحتي (كاهش احساس خارش و افزايش نرمي) و نيز بهبود ظاهر سطح و خاصيت ضدپيلي در پشم مي‌شود. عمليات ضد آب‌رفتگي بر پاية اكسيدكردن و شكستن پيوندهاي عرضي دي‌سولفيد مي‌باشد و با استفاده از يك پروتئاز، كوتيكول ليف بطور كامل از بين رفته و ليف ضدنمدي مي‌شود. با استفاده از سرين پروتئاز، خاصيت آب‌دوستي پشم بهتر شده و سفيدي آن بيشتر مي‌شود
3-3-1-2- صمغ‌گيري ابريشم
بخش قابل ملاحظه‌اي از صمغ سيريسين موجود در رشته‌هاي ابريشم در حين فرايند پخت پيله ابريشم برطرف مي‌شود. اما باقيماندة سيريسن، رسوب مي‌كند و محكم بهم مي‌چسبد به طوريكه براحتي نمي‌توان آن را بازيابي كرد. روش‌هاي سنتي عمليات صمغ‌زدايي توسط مواد قليايي و شوينده نيز كم‌تأثير است. زدودن صمغ سيريسين از ابريشم به كمك آنزيم‌ها امكان‌پذير است و بدين ترتيب هيچگونه رسوبي روي كالا باقي نمي‌ماند. اين عمليات منجر به زيست‌پرداخت ابريشم مي‌شود كه در واقع به مفهوم از بين بردن صمغ سريسين بطور كامل است و در نتيجه شفافيت ابريشم افزايش مي‌يابد.
3-3-2- عمل‌آوري الياف سلولزي توسط سلولازها
زيست‌پرداخت كالاهاي سلولزي و سنگ‌شويي كالاي جين به كمك سلولازها از جمله عمده‌ترين فرايندهاي آنزيمي در نساجي مي‌باشند
سلولازهاي تجارتي كه اخيراً در صنعت نساجي استفاده مي‌شوند، مجموعه‌اي از چند آنزيم هستند. براساس مطالعات انجام گرفته، سلولز تنها با يك آنزيم هيدروليز نمي‌شود؛ بلكه هيدروليز سلولز با مشاركت مجموعة آنزيم‌هاي سلولاز از قبيل اندوگلوكونازها، اگزوگلوكانازها و بتاگلوكزيدازها صورت مي‌گيرد.
3-3-3- زيست‌پرداخت آنزيمي (Biopolishing)
زيست‌پرداخت، يك عمل‌آوري آنزيمي است و براي بهبود كيفيت پارچه به كار مي‌رود كه در نتيجة آن پرزهاي سطحي پارچه زدوده شده، نرم‌شده و ظاهر جذاب و تميز پيدا مي‌كند. با عمل زيست‌پرداخت، الياف كوچك بيرون زده از پارچه در اثر هيدروليز آنزيمي، تضعيف شده و با عمليات مكانيكي از پارچه جدا مي‌شوند و به اين ترتيب از تشكيل پرزدانه جلوگيري مي‌شود.
اثرات مثبت زيست‌پرداخت شامل موارد زير مي‌باشد:
1- عدم تمايل به تشكيل پرزدانه
2- شفاف‌تر شدن سطح پارچه در اثر كاهش پرزدانه
3- قابليت آويزش بهتر
4- عدم ايجاد خطرات زيست‌محيطي
5- پايداري اثر فرايند
6- نياز به تجهيزات كمتر در طي فرايند
3-3-4- سنگ‌شويي (Stonewashing) كالاي جين
براي ايجاد ويژگي‌هاي مختلف روي كالاي جين از روش‌هاي مختلف شستشو و تكميل استفاده شده است. با بكارگيري اين تكميل‌ها، اثرات ويژه و ظاهر شسته شدة خوبي با نرم شدن زيردست و ثبات ابعادي حاصل مي‌شود كه ايجاد اين اثرات با فرايندهاي ديگر مشكل مي‌باشد. سنگ‌شويي، متداولترين فرايند تكميلي كالاي جين است. معمولاً تباين رنگ آبي و سفيد در اين مرحله ايجاد مي‌شود و سپس رنگ‌زدايي در مرحلة سفيدگري صورت مي‌گيرد.
سنگ‌هاي ساينده يكي از مهمترين عوامل در توليد جين سنگ‌شويي شده مي‌باشند. آنها مواد سبك وزن و متخلخل هستند كه در آب شناور مي‌باشند و به علت سايش سطح پارچه باعث ايجاد اثر سنگ‌شويي در سطح پارچه با تباين رنگ و نرمي زير دست مي‌گردند. اصول بنيادي در فرآيند سنگ‌شويي به اين صورت است كه موقع سنگ‌شويي، الياف سطح پارچه شكسته شده و برطرف مي‌شود و چون نخهاي تار جين به صورت حلقه‌اي (ring dyeing) رنگ شده است، الياف سفيد مركزي نخ ظاهر مي‌شود و تباين رنگ سفيد و آبي نمايان مي‌گردد. با افزايش نسبت سنگ به پارچه در فرآيند سنگ‌شويي، تغييرات رنگي و نرمي كالا افزايش مي‌يابد. اما از سوي ديگر مقدار زياد سنگ باعث اشغال ظرفيت ماشين شده و راندمان توليد را كاهش مي‌دهد. ذرات سنگ با ايجاد گرد و غبار سبب آلودگي محيط شستشو و نيز رسوب گل و لاي در پساب مي‌گردد. علاوه بر كاهش استحكام كالا، ذرات سنگ باقي‌مانده در پارچه، شستشوهاي مكرر بعد از عمليات سنگ‌شويي را ضروري مي‌سازد. تحت شرايط عمليات مناسب، سلولاز باعث تخريب و شكسته شدن الياف سطح پارچه مي‌شود كه در اثر عمليات مكانيكي و سايش پارچه به پارچه و پارچه به ماشين بر طرف مي‌گردند. اين كار سبب تميزتر و صاف‌ترشدن سطح پارچه و ساير اهداف عمليات سنگ‌شويي مي‌گردد.
3-3-5- آماده‌سازي چرم
آنزيم‌هاي پروتئاز در فرايند تبديل پوست به چرم، بويژه براي حذف مو و پشم و افزايش نرمي چرم (bating) بكار مي‌روند. براي حذف مو از پوست گاو در روش شيميايي قديمي، از هيدروكسيد كلسيم (آهك) و براي نرم‌كردن پوست از سولفيد سديم استفاده مي‌شود. اين روش با وجودي كه موثر و ارزان است، بدليل توليد گاز سمي سولفيد هيدروژن در طول فرايند، رضايت‌بخش نيست. سولفيد را مي‌توان با آنزيم پروتئاز حاصل ازگونه‌هاي Bacillus كه در محيط قليايي پايدار است، جايگزين كرد. اين آنزيم با تجزيه پروتئين كراتين موجود در مو، حذف مو را آسان مي‌كند
به خاطر جلوگيري از وارد آمدن خسارت به پشم با كيفيت بالا كه مي‌توان آن را بصورت نخ پشمي ارزشمندي درآورد، فراوري روي پوست گوسفند آهسته‌تر انجام مي‌شود. پروتئازهاي مايع از قبيل شيره‌‌هاي حاوي تريپسين و كيموتريپسين لوزالمعده، درقسمت بشرة پوست گوسفند استفاده مي‌شوند. پروتئازها تارهاي پشمي را با كمترين خسارت جدا مي‌كنند.
دباغي و پرداخت (bating) چرم به منظور قابل استفاده نمودن و نرم كردن بيشتر آن، از 70 سال پيش با استفاده از كود گاوي يا اسبي كه محتوي چندين پروتئاز لوزالمعده‌اي از قبيل تريپسين و كيموتريپسين مي‌باشد، انجام مي‌شد. چنين كاري با وجود خطر بالاي آلودگي، نامطبوع و مخاطره‌آميز بود. پي بردن به منشاء آنزيم‌هاي موجود در كود منجر به ايجاد روش كنوني استخراج مستقيم آنزيم‌ها از لوزالمعده خوك‌ها و گاوهاي مرده گرديد.
3-4- مراقبت‌هاي بعدي منسوجات
آنزيم‌ها بطور وسيع از سال 1960 در شوينده‌هاي خانگي استفاده شده‌اند كه بعضي از دسته‌هاي عمدة آنها در زير آمده است.
استفاده از سلولازها در محصولات شوينده خانگي براي اهداف پاك‌كنندگي، برطرف كردن مواد فيبريلي آسيب‌ديده، بهبود ظاهر سطح پارچه، نرمي و درخشاني رنگ مي‌باشد. سلولازها بيشتر به همراه پروتئازها و ليپازها استفاده مي‌شوند. پروتئازها براي برطرف كردن لكه‌هاي پروتئيني از پوشاك، مورد استفاده قرار مي‌گيرند، در حالي كه ليپازها براي برطرف كردن مواد چربي مي‌باشند.
نكته:
تجربيات موجود، نشان‌دهندة مزاياي كاربرد روش‌هاي بيولوژيك در صنعت نساجي بوده و امروزه پيشرفت بيوتكنولوژي در صنعت نساجي در كشورهاي پيشرفته رو به فزوني است. اميد است كه در ايران نيز روش‌هاي بيولوژيك هر چه بيشتر جايگزين شيوه‌هاي رايج در صنعت نساجي شود.
قارچ‌هايي براي جذب فلزات سنگين از پساب‌ها بكار مي‌روند كه عملكرد آنها مشابه قارچ توليدكنندة ليگنيناز تخريب‌كنندة چوب است. اين قارچ‌ها در صنعت خمير چوب و كاغذ براي از بين بردن پيوندهاي ليگنين كلرينه بكار مي‌روند. همچنين بر روي بي‌فنيل‌ها، هيدروكربن‌هاي آروماتيك و تركيبات كلرينه شده نظير PCP و DDT مؤثر هستند.
قارچ‌هاي ديگري براي برطرف كردن مواد خيلي سمي از پساب‌هاي دباغ‌خانه‌ها استفاده شده‌اند. روشي نو براي ايجاد تخريب هوازي در مرداب‌هاي آلوده و جلوگيري از گسترش بوهاي نامطلوب و فرايندهاي غيرهوازي ناخوشايند در آلمان بوجود آمده است. اين كشف بر اساس حصير تك‌فيلامنت پلي‌استر تريكوبافي شده توسط شركت هوخست براي حفظ از ريزسازواره‌ها به ثبت رسيده است. حصير در برابر فشار، پايدار و مقاوم بوده و ساختمان مشبك لجن غيرهوازي ايجاد شده در ته مرداب را خنثي مي‌كند.
2-2- اصلاح مواد خام و يا توليد مواد جديد
مهندسي ژنتيك براي اصلاح فاكتورهاي رشد و خواص الياف طبيعي، توليد الياف جديد و يا مواد ديگر قابل استفاده در فرآيندهاي نساجي بكار گرفته شده است كه در زير به برخي از آنها اشاره مي‌شود:
2-2-1- اصلاح ارگانيزم‌هاي توليد
الف) اصلاح پنبه تحقيقات مهندسي ژنتيك روي گياه پنبه در زمينه‌هاي زير صورت مي‌گيرد:
1- بالا بردن مقاومت در برابر حشرات، بيماري‌ها و سموم علف‌كش
2- اصلاح خواص و كارآيي ليف
كاربرد حشره‌كش‌هاي زيستي به جاي حشره‌كش‌هاي سنتزي و يا توليد پنبه تراريختة مقاوم به حشرات و بيماري‌ها توسط روش‌هاي مهندسي ژنتيك سبب كاهش مقدار آلودگي‌هاي شيميايي حاصل از شستشوي نخ‌ها و پارچه‌هاي پنبه‌اي، طي عمليات پخت و سفيدگري مي‌شود. دستكاري ژن‌هاي مسئول تشكيل ليف نيز مي‌تواند موجب بهبود خواص آن شود. مهندسي ژنتيك قادر به توليد الياف رنگي پنبه براي مثال پنبة آبي با رنگ عميق براي توليد جين مي‌باشد. حتي احتمال بدست آوردن پلي‌استرهاي طبيعي بصورت پلي‌هيدروكسي بوتيرات (PHB) براي رشد در داخل كانال توخالي مركزي ليف پنبه، اميدبخش بوده است. بنابراين توليد همزمان پنبه و پلي‌استر طبيعي امكان‌پذير مي‌باشد.
ب) اصلاح پشم
تحقيقات در مورد گوسفند و بز با هدف فراهم كردن روش‌هاي تغذية مناسب، مقاومت در برابر آفت، الياف ظريفتر و نرمتر و حتي روشي براي چيدن بيولوژيكي پشم انجام شده است. با تزريق پروتئين ويژه‌اي، رشد مو قطع مي‌شود و بعد از 4 تا 6 هفته، شكست طبيعي در پاية ليف پشم گوسفند ظاهر مي‌شود كه باعث جداشدن ليف از گوسفند مي‌گردد و اين روش باعث افزايش توليد پشم مي‌شود. اين فناوري هنوز در مرحلة آزمايش است و نياز به تحقيقات بيشتري دارد. تحقيقات روي توليد پشم ظريفتر از گوسفندهاي مختلف كه بتواند مثل كشمير و موهر و ويكونا موفق باشد، متمركز شده است.
ج) اصلاح كرم ابريشم
در اين زمينه، تحقيقات در چين و ساير كشورها در رابطه با وابستگي زندگي كرم ابريشم به درخت توت، افزايش مقاومت به ويروس و بهبود استحكام و ظرافت ابريشم انجام مي‌گيرد.
2-2-2- توليد الياف جديد
چند نوع از منابع توليد الياف جديد به شرح زير وجود دارند:
بيوپليمرها:
راه‌هاي مختلفي براي توليد بيوپليمرها وجود دارد. شركت زنكا (Zeneca) با استفاده از تخمير باكتريايي شكر، يك پلي‌استر طبيعي (PHB) توليد نموده و بنام تجارتي Biopol نامگذاري كرده است. اين پليمر تحت شرايط معمولي، پايدار بوده، اما در هر محيط ميكروبي بطور كامل تخريب مي‌شود. Biopol براي كاربردهاي نساجي گران‌قيمت است. اما براي استفاده در پزشكي به‌عنوان نخ بخيه بكار برده شده و سازگار با محيط‌زيست مي‌باشد. بيوپليمرهاي ديگر شامل پلي‌استات‌ها و پلي‌كاپرولاكتان‌ها، براي كاربردهاي پزشكي استفاده مي‌شوند.
سلولز باكتريايي:
شركت‌هاي ژاپني، كاغذهاي ويژه و منسوجات بي‌بافت را توليد كرده‌اند كه از الياف سلولزي توليد شده بوسيلة باكتري‌ها تشكيل شده‌اند. اين مواد، ظريف و كشسان هستند و براي ديافراگم هدفون‌هاي استريو بكار مي‌روند. در *****هاي مخصوص، جاذب‌هاي بو و مخلوط‌هاي مقاوم به آرامايدها نيز قابل استفاده مي‌باشند.
الياف پروتئيني:
از طريق اصلاح ژنتيكي، ريزسازواره‌هايي به‌دست آمده‌اند كه با راندمان زياد قادر به توليد محصول جديد مورد استفاده در نساجي مي‌باشند. براي مثال، تحقيق در مورد انتقال دي‌ان‌آ از عنكبوت به باكتري به منظور توليد پروتئين‌هايي با استحكام و كشساني تار عنكبوت براي استفاده در جليقه‌هاي ضدگلوله ابتدا در انگليس و سپس در آمريكا انجام شده است.
2-2-3- رنگ‌زاها و مواد واسطه
سنتز باكتريايي انديگو (همانند پيگمنت‌هاي قارچي) براي استفاده در صنعت نساجي يكي از مثال‌هاي مواد رنگ‌زا مي‌باشد. تحقيقات نشان داده است كه ميكروقارچ‌ها قادر هستند بيش از 30 درصد بيوماس (biomass) خود را به پيگمنت (ماده‌رنگي) تبديل كنند.
3- فرآيندهاي آنزيمي
آنزيم‌ها درگياهان، حيوانات و ريزسازواره‌ها نقش بسيار مهمي در سلول ايفا مي‌كنند و واكنش‌هاي خاصي را روي يك سوبستراي ويژه انجام مي‌دهند. علاوه بر اين‌ها، آنزيم‌ها در صنايع مختلف و از جمله صنايع غذايي، دارويي و نساجي نيز كاربرد دارند. برخي از آنزيم‌هاي مورد استفاده در صنعت نساجي در جدول 2 بيان شده‌اند.
3-1- كاربرد آنزيم‌ها در آماده‌سازي الياف
3-1-1- كربونيزاسيون پشم
تحقيقي براي جايگزين‌كردن عمليات كربونيزاسيون اسيدي پشم، با مخلوط سلولازها و پكتينازها انجام گرفته است. در اين فرآيند، تخريب مواد سلولزي و مواد ليگنين گياهي به مواد محلول در آب صورت گرفته و اين مواد به آساني از پارچه برطرف مي‌شوند. اين فرآيند براي الياف پشمي بي‌ضرر بوده و نياز به هزينه‌هاي عمليات كمتري دارد، ولي هنوز براي رسيدن به سرعت قابل قبول، نياز به تحقيق بيشتر دارد. يادآوري مي‌شود كه كربونيزه شدن (فرآيند شيميايي براي زدودن مواد سلولزي از كالاي مخلوط سلولزي ـ پروتئيني) از طريق هيدروليز شيميايي مواد سلولزي توسط اسيد سولفوريك غليظ صورت مي‌گيرد.
3-1-2- آماده‌سازي الياف گياهي
سلولازها براي نرم كردن الياف گياهي نظير كتان، كنف و رامي بكار مي‌روند. اين آنزيم‌ها، علاوه بر اينكه خواص مكانيكي پارچة اين الياف را بهبود مي‌بخشند و باعث افزايش انعطاف‌پذيري پارچه و حفظ مقاومت كششي آن مي‌شوند، فرايندهاي صنعتي آنها را نيز آسان مي‌سازند. عمل‌آوري كنف با مخلوط سلولازها و زايلاناز (Xylanas) قبل از سفيدگري با پراكسيد، باعث بهبود قابل توجه در شفافيت الياف شده و پراكسيد لازم براي سفيدگري را كاهش مي‌دهد.
3-2- كاربرد آنزيم‌ها در آماده‌سازي پارچه
پس از بافت پارچه، فرايندهاي مختلفي جهت بهبود فرايندهاي پايين دستي جهت كارآيي و پايداري پارچه انجام مي‌شود. نشان داده شده است كه در بعضي از اين فرايندها نظير پخت و سفيدگري از آنزيم‌ها استفاده مي‌شود. عمل‌آوري با آنزيم سلولاز بجاي پرزسوزي در كالاهاي سلولزي مي‌تواند بكار رود. گلوكزاكسيداز، پراكسيداز و سلولاز در سفيدگري مؤثر مي‌باشند. البته اين فرآيند‌ها هنوز به صورت انبوه انجام نمي‌شوند.
تحقيق در اين زمينه‌ها ادامه دارد. 3-2-1- پخت پارچه‌هاي پنبه‌اي
اثر آنزيم سلولاز به همراه پكتيناز، پروتئاز و ليپاز براي بهبود قدرت تر‌شوندگي پارچه‌هاي پنبه‌اي بررسي شده است (1998،Michlle). در اين تحقيق، برطرف كردن آنزيمي ناخالصي‌ها از پارچه‌هاي پنبه‌اي براساس كاهش وزن انجام شده است. ليپازها، پروتئازها و سلولازها در اين فرايند، به ترتيب براي هيدروليز واكس‌ها و چربي‌ها، پروتئين‌ها، پكتين‌ها و سلولز روي الياف پنبه بكار مي‌روند.
3-2-2- آهارزدايي پارچه
در توليد پارچه، دوك نخ در طي بافت تحت فشار مكانيكي زيادي قرار دارد. استفاده از چسب، نشاسته يا آهارزني، نخ دوك را محكم كرده، از پاره شدن نخ در اثر فشار ماشين بافندگي و همچنين از ايجاد الكتريسيتة ساكن جلوگيري مي‌كند. با اين وجود، براي فراوري بعدي پارچه (رنگ‌آميزي، شستشوي شيميايي و پرداخت زدن) نشاسته بايد كاملاً زدوده شود. امروزه آنزيم‌هاي آميلاز در عمليات آهارگيري بكار برده مي‌شوند. آنزيم‌هاي آميلاز، آهار نشاسته را بدون آسيب به سلولز تجزيه مي‌كنند. روش‌هاي آهارزدايي مداوم كه به پايداري آلفا آميلازها در دماي بالا بستگي دارد، شيوه‌اي اساسي براي زدودن آهار است. لازم به يادآوري است كه در روش‌هاي ديگر آهارگيري، از مواد اكسيدكننده و يا اسيد استفاده مي‌شود كه در استحكام كالاي پنبه‌اي اثر منفي مي‌گذارد. تجزية كامل نشاسته به كمك آميلاز منجر به تشكيل گلوكز مي‌شود كه قابل حل در آب است.
3-2-3- حذف پراكسيد هيدروژن اضافي از پارچه بعد از فرآيند سفيدگري
بعد از سفيدگري كالاي نساجي مي‌بايست پراكسيد هيدروژن اضافي، برطرف گردد تا از ايجاد اثر نامطلوب در رنگرزي جلوگيري شود. روش معمولي براي برطرف كردن پراكسيد اضافي، آبكشي ساده است. آبكشي بويژه در مناطقي كه كمبود آب دارند، با مشكل مواجه بوده است. اين امر باعث جستجو براي يافتن راه‌هاي ديگر شده است كه يكي از آنها استفاده از مواد احياكننده است، كه بيشتر بر اساس مواد گوگردي بوده و داراي معايب زياد مي‌باشد. استفاده از كاتالازها شيوه كاملاً جديدي است كه در آن نمك تشكيل نمي‌شود؛ بلكه آب و اكسيژن ايجاد مي‌شود. اين روش داراي مزاياي زير مي‌باشد:
- اثر نامطلوب نداشتن روي رنگ‌ها
- انجام آن در دماي پايين
- قبل از رنگرزي به آبكشي نياز نيست
- عدم احتمال خطر مصرف بيشتر
- تشكيل نشدن نمك در پساب
3-3- كاربرد آنزيم‌ها در تكميل كالاي نساجي
در اين زمينه مي‌توان به عمل‌آوري الياف پروتئيني توسط پروتئازها و الياف سلولزي توسط سلولازها اشاره نمود. در كاربردهاي امروزي عمدتاً آنزيم‌ها بويژه آميلازها در آهارگيري، سلولازها در زيست‌پرداخت كالاهاي سلولزي و سنگ‌شويي كالاهاي جين و پروتئازها در عمل‌آوري پشم و ابريشم و بالاخره آنزيم‌ها در شوينده‌ها بكار مي‌روند. دورنماي استفاده از آنها در ساير زمينه‌ها نيز مورد توجه محققان بوده و در حال پيشرفت مي‌باشد:
3-3-1- عمل‌آوري الياف پروتئيني توسط پروتئازها
پروتئازها، دسته‌اي از آنزيم‌ها هستند كه هيدروليز پيوند پپتيد در پروتئين را كاتاليز مي‌كنند. اين آنزيم‌ها به دو گروه عمدة زير تقسيم مي‌شوند:
1) اندوپپتيدازها كه پيوندهاي پپتيدي را از داخل زنجيره هيدروليز مي‌كنند.
2)كربوكسي پپتيدازها يا آمينو پپتيدازها كه پيوندهاي پپتيدي را از انتهاي زنجير هيدروليز مي‌كنند.
از مهمترين كارهاي انجام گرفته در زمينة استفاده از پروتئازها در نساجي مي‌توان به ضدآب‌رفتگي، سفيدگري پشم، صمغ‌گيري ابريشم و نيز آماده‌سازي چرم اشاره كرد.
3-3-1-1- عمل‌آوري پشم
ژعمل‌آوري پشم با آنزيم‌هاي پروتئاز سبب افزايش راحتي (كاهش احساس خارش و افزايش نرمي) و نيز بهبود ظاهر سطح و خاصيت ضدپيلي در پشم مي‌شود. عمليات ضد آب‌رفتگي بر پاية اكسيدكردن و شكستن پيوندهاي عرضي دي‌سولفيد مي‌باشد و با استفاده از يك پروتئاز، كوتيكول ليف بطور كامل از بين رفته و ليف ضدنمدي مي‌شود. با استفاده از سرين پروتئاز، خاصيت آب‌دوستي پشم بهتر شده و سفيدي آن بيشتر مي‌شود
3-3-1-2- صمغ‌گيري ابريشم
بخش قابل ملاحظه‌اي از صمغ سيريسين موجود در رشته‌هاي ابريشم در حين فرايند پخت پيله ابريشم برطرف مي‌شود. اما باقيماندة سيريسن، رسوب مي‌كند و محكم بهم مي‌چسبد به طوريكه براحتي نمي‌توان آن را بازيابي كرد. روش‌هاي سنتي عمليات صمغ‌زدايي توسط مواد قليايي و شوينده نيز كم‌تأثير است. زدودن صمغ سيريسين از ابريشم به كمك آنزيم‌ها امكان‌پذير است و بدين ترتيب هيچگونه رسوبي روي كالا باقي نمي‌ماند. اين عمليات منجر به زيست‌پرداخت ابريشم مي‌شود كه در واقع به مفهوم از بين بردن صمغ سريسين بطور كامل است و در نتيجه شفافيت ابريشم افزايش مي‌يابد.
3-3-2- عمل‌آوري الياف سلولزي توسط سلولازها
زيست‌پرداخت كالاهاي سلولزي و سنگ‌شويي كالاي جين به كمك سلولازها از جمله عمده‌ترين فرايندهاي آنزيمي در نساجي مي‌باشند
سلولازهاي تجارتي كه اخيراً در صنعت نساجي استفاده مي‌شوند، مجموعه‌اي از چند آنزيم هستند. براساس مطالعات انجام گرفته، سلولز تنها با يك آنزيم هيدروليز نمي‌شود؛ بلكه هيدروليز سلولز با مشاركت مجموعة آنزيم‌هاي سلولاز از قبيل اندوگلوكونازها، اگزوگلوكانازها و بتاگلوكزيدازها صورت مي‌گيرد.
3-3-3- زيست‌پرداخت آنزيمي (Biopolishing)
زيست‌پرداخت، يك عمل‌آوري آنزيمي است و براي بهبود كيفيت پارچه به كار مي‌رود كه در نتيجة آن پرزهاي سطحي پارچه زدوده شده، نرم‌شده و ظاهر جذاب و تميز پيدا مي‌كند. با عمل زيست‌پرداخت، الياف كوچك بيرون زده از پارچه در اثر هيدروليز آنزيمي، تضعيف شده و با عمليات مكانيكي از پارچه جدا مي‌شوند و به اين ترتيب از تشكيل پرزدانه جلوگيري مي‌شود.
اثرات مثبت زيست‌پرداخت شامل موارد زير مي‌باشد:
1- عدم تمايل به تشكيل پرزدانه
2- شفاف‌تر شدن سطح پارچه در اثر كاهش پرزدانه
3- قابليت آويزش بهتر
4- عدم ايجاد خطرات زيست‌محيطي
5- پايداري اثر فرايند
6- نياز به تجهيزات كمتر در طي فرايند
3-3-4- سنگ‌شويي (Stonewashing) كالاي جين
براي ايجاد ويژگي‌هاي مختلف روي كالاي جين از روش‌هاي مختلف شستشو و تكميل استفاده شده است. با بكارگيري اين تكميل‌ها، اثرات ويژه و ظاهر شسته شدة خوبي با نرم شدن زيردست و ثبات ابعادي حاصل مي‌شود كه ايجاد اين اثرات با فرايندهاي ديگر مشكل مي‌باشد. سنگ‌شويي، متداولترين فرايند تكميلي كالاي جين است. معمولاً تباين رنگ آبي و سفيد در اين مرحله ايجاد مي‌شود و سپس رنگ‌زدايي در مرحلة سفيدگري صورت مي‌گيرد.
سنگ‌هاي ساينده يكي از مهمترين عوامل در توليد جين سنگ‌شويي شده مي‌باشند. آنها مواد سبك وزن و متخلخل هستند كه در آب شناور مي‌باشند و به علت سايش سطح پارچه باعث ايجاد اثر سنگ‌شويي در سطح پارچه با تباين رنگ و نرمي زير دست مي‌گردند. اصول بنيادي در فرآيند سنگ‌شويي به اين صورت است كه موقع سنگ‌شويي، الياف سطح پارچه شكسته شده و برطرف مي‌شود و چون نخهاي تار جين به صورت حلقه‌اي (ring dyeing) رنگ شده است، الياف سفيد مركزي نخ ظاهر مي‌شود و تباين رنگ سفيد و آبي نمايان مي‌گردد. با افزايش نسبت سنگ به پارچه در فرآيند سنگ‌شويي، تغييرات رنگي و نرمي كالا افزايش مي‌يابد. اما از سوي ديگر مقدار زياد سنگ باعث اشغال ظرفيت ماشين شده و راندمان توليد را كاهش مي‌دهد. ذرات سنگ با ايجاد گرد و غبار سبب آلودگي محيط شستشو و نيز رسوب گل و لاي در پساب مي‌گردد. علاوه بر كاهش استحكام كالا، ذرات سنگ باقي‌مانده در پارچه، شستشوهاي مكرر بعد از عمليات سنگ‌شويي را ضروري مي‌سازد. تحت شرايط عمليات مناسب، سلولاز باعث تخريب و شكسته شدن الياف سطح پارچه مي‌شود كه در اثر عمليات مكانيكي و سايش پارچه به پارچه و پارچه به ماشين بر طرف مي‌گردند. اين كار سبب تميزتر و صاف‌ترشدن سطح پارچه و ساير اهداف عمليات سنگ‌شويي مي‌گردد.
3-3-5- آماده‌سازي چرم
آنزيم‌هاي پروتئاز در فرايند تبديل پوست به چرم، بويژه براي حذف مو و پشم و افزايش نرمي چرم (bating) بكار مي‌روند. براي حذف مو از پوست گاو در روش شيميايي قديمي، از هيدروكسيد كلسيم (آهك) و براي نرم‌كردن پوست از سولفيد سديم استفاده مي‌شود. اين روش با وجودي كه موثر و ارزان است، بدليل توليد گاز سمي سولفيد هيدروژن در طول فرايند، رضايت‌بخش نيست. سولفيد را مي‌توان با آنزيم پروتئاز حاصل ازگونه‌هاي Bacillus كه در محيط قليايي پايدار است، جايگزين كرد. اين آنزيم با تجزيه پروتئين كراتين موجود در مو، حذف مو را آسان مي‌كند
به خاطر جلوگيري از وارد آمدن خسارت به پشم با كيفيت بالا كه مي‌توان آن را بصورت نخ پشمي ارزشمندي درآورد، فراوري روي پوست گوسفند آهسته‌تر انجام مي‌شود. پروتئازهاي مايع از قبيل شيره‌‌هاي حاوي تريپسين و كيموتريپسين لوزالمعده، درقسمت بشرة پوست گوسفند استفاده مي‌شوند. پروتئازها تارهاي پشمي را با كمترين خسارت جدا مي‌كنند.
دباغي و پرداخت (bating) چرم به منظور قابل استفاده نمودن و نرم كردن بيشتر آن، از 70 سال پيش با استفاده از كود گاوي يا اسبي كه محتوي چندين پروتئاز لوزالمعده‌اي از قبيل تريپسين و كيموتريپسين مي‌باشد، انجام مي‌شد. چنين كاري با وجود خطر بالاي آلودگي، نامطبوع و مخاطره‌آميز بود. پي بردن به منشاء آنزيم‌هاي موجود در كود منجر به ايجاد روش كنوني استخراج مستقيم آنزيم‌ها از لوزالمعده خوك‌ها و گاوهاي مرده گرديد.
3-4- مراقبت‌هاي بعدي منسوجات
آنزيم‌ها بطور وسيع از سال 1960 در شوينده‌هاي خانگي استفاده شده‌اند كه بعضي از دسته‌هاي عمدة آنها در زير آمده است.
استفاده از سلولازها در محصولات شوينده خانگي براي اهداف پاك‌كنندگي، برطرف كردن مواد فيبريلي آسيب‌ديده، بهبود ظاهر سطح پارچه، نرمي و درخشاني رنگ مي‌باشد. سلولازها بيشتر به همراه پروتئازها و ليپازها استفاده مي‌شوند. پروتئازها براي برطرف كردن لكه‌هاي پروتئيني از پوشاك، مورد استفاده قرار مي‌گيرند، در حالي كه ليپازها براي برطرف كردن مواد چربي مي‌باشند.
نكته:
تجربيات موجود، نشان‌دهندة مزاياي كاربرد روش‌هاي بيولوژيك در صنعت نساجي بوده و امروزه پيشرفت بيوتكنولوژي در صنعت نساجي در كشورهاي پيشرفته رو به فزوني است. اميد است كه در ايران نيز روش‌هاي بيولوژيك هر چه بيشتر جايگزين شيوه‌هاي رايج در صنعت نساجي شود.
