Von erdölbasiert auf biobasiert: TU Berlin forscht zu pilzbasierten Textilfarbstoffen

Die meisten gängigen Textilfarbstoffe werden auf petrochemischer Basis hergestellt; viele von ihnen, wie zum Beispiel Azofarbstoffe, sind giftig. Daher stellen sowohl Herstellung, Färbeverfahren und die Verwendung petrochemischer Farben ein Gesundheitsrisiko für die Menschen und ein Umweltrisiko dar. Zudem werden synthetische Farbstoffe und Pigmente bei Textilherstellungsprozessen häufig mit Industrieabwässern in die Umwelt entsorgt, wodurch sie Ökosysteme massiv schädigen.

Die Technische Universität Berlin (TU Berlin) will dies ändern und forscht derzeit an der Herstellung von Melanin-Farbstoffen auf Pilzbasis als biologischen Ersatz für chemisch-synthetisierte grau-braun-schwarze Textilfarben. Der ‘Fun’ im FunColor-Forschungsprojekt kommt daher nicht vom englischen Wort für Spaß, sondern von der botanischen Bezeichnung ‘Fungi’, die auf Lateinisch ‘Fungus’ (Pilz) zurückgeht.

FunColor nutzt Schwarzschimmel zur Herstellung biologischer Farbpigmente

„Wir wollen daher Pilze als natürliche Quelle für verschiedene Farben erforschen und Farben durch Pilzfermentation aus erneuerbaren pflanzlichen Rohstoffen herstellen. Diese organische Herkunft und biotechnologische Produktion soll dazu beitragen, den Weg für eine ökologisch nachhaltige Farb- und Pigmentproduktion der Zukunft zu ebnen,” heißt es in einer Pressemitteilung zum Forschungsprojekt.

FunColor soll ein biotechnologisches Verfahren zur Herstellung von biologischen Farbpigmenten entwickeln, und zwar durch die Nutzung der etablierten, pilzbasierten „Zellfabrik“ Aspergillus niger, auch Schwarzschimmel genannt. Mit diesem Pilz soll das schwarze Pigment Pyomelanin hergestellt werden.

„Wir werden Aspergillus niger gentechnisch modifizieren, um die Pyomelanin-Produktion zu steigern sowie Standardverfahren für Fermentation, Extraktion und Formulierungsprotokolle entwickeln. Ein weiteres Ziel ist die Etablierung eines stabilen, durchsatzstarken und kosteneffizienten Textil-Färbeprozesses, der zugleich Farbechtheit, Farbstärke und Waschechtheit bietet. In einem weiteren Schritt werden wir textile Demonstratoren unter Verwendung verschiedener Garn-Ressourcen entwickeln, herstellen und charakterisieren“, erklären die Forschenden.

Erste Analysen haben gezeigt, dass sich Wolle und Polyamid in einem schönen, tiefen Braun färben lassen beziehungsweise die Zellulosefaser Lyocell in einem hellen Grau.

UV-Schutz und antimikrobielle Wirkung

Diese ersten Erfolge stimmen die Wissenschaftler:innen schon „sehr optimistisch“ und sie weisen auf einen weiteren Vorteil hin: den UV-Schutz. Sie gehen davon aus, dass der Pilz ein Molekül produziert, das ihn effektiv vor UV-Strahlung schützt. Erste Ergebnisse zeigen, dass dieses Molekül als UV-Schutzmechanismus auch im textilen Farbstoff funktioniert. Zudem besteht die Möglichkeit, dass das Molekül eine antimikrobielle Wirkung auf Kleidungsstücke und andere Textilien ausüben könnte, die weitere Forschungen noch bestätigt werden soll.

Im Laufe des Jahres sollen erste Demonstratoren als Anschauungsobjekte vorgestellt werden, nachdem es gelungen ist, zahlreiche Pilzstämme zu gewinnen, die wesentlich mehr Pigmente produzieren als der Ausgangsstamm. Auch die Melanin-Mengen sollen gesteigert werden.

„Wir wollen mehrere hundert Gramm herstellen, was derzeit im Labormaßstab eine Herausforderung ist. Wir verfolgen mehrere Ansätze, dies zu erreichen. Eine wirklich spannende Sache“, kommentiert Projektleiter Timothy Charles Cairns von der TU Berlin in der Mitteilung.

FunColor wird von der TU Berlin im Rahmen des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten Biotexfuture Innovationsraums geleitet. Dieser wird gemeinsam von der Adidas AG und Institut für Textiltechnik (ITA) der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschulen (RWTH) Aachen geleitet.

Biotexfuture ist ein mehrjähriges, umfangreiches Förderkonzept mit dem Ziel, den Transformationsprozess der Textilbranche sowie der gesamten textilen Wert-schöpfungskette von erdöl- auf biobasiert zu unterstützen und diesen Gesamtprozess mit sozialwissenschaftlicher Forschung zu begleiten.