Als er één kleur iconisch is, dan is het wel die van de spijkerbroek. Het molecuul indigo is daarvoor verantwoordelijk. Dat wordt nu op grote schaal gemaakt met sterk reducerende en alkaline stoffen, wat de gezondheid van medewerkers en de omgeving niet ten goede komt. Als je deze enorme industrie weet te verduurzamen, kun je een grote positieve impact maken op de wereld, zo dachten Katrine Qvortrup, Ditte Welner en collega’s van onder andere de Technische Universiteit van Denemarken.

Het idee van de Denen was om een enzymatisch proces te ontwerpen dat kan functioneren in de al bestaande industrie. Zo zijn er geen enorme veranderingen nodig, maar kun je het proces bijna direct implementeren. Ze kozen een enzym uit Polygonum tinctorium, een plant uit de duizendknoopfamilie die indigo maakt. Dat enzym, PtUGT1, muteerden ze totdat het een stabielere variant vormde die nog steeds net zo actief was als het origineel. Het koppelt β-glucose aan de hydroxylgroep van indoxyl en vormt zo indican.

Na analyses en berekeningen bleek het productieproces goed werkbaar: de reactiecondities zijn beter en gezonder en de onderzoekers verwachten niet dat je de werkplek aan hoeft te passen of dat er hierdoor banen op het spel komen te staan. Het is wat productie betreft dus vergelijkbaar met conventionele methodes, het enige minpunt is dat je meer water en land gebruikt en het iets duurder is: $9,90 in plaats van $5,00 per kilogram.

Lees verder onder de afbeelding.

Maar met alleen productie ben je er nog niet: het kleuren van de spijkerstof (denim) kun je ook verbeteren. De onderzoekers bedachten twee manieren, een enzymatische en een fotolytische kleuring. Beide methoden zijn op bijna alle punten beter dan de conventionele kleurmethode. Zowel in het water als op het land zijn de ecologische effecten stukken minder groot en ook voor de mens is de toxiciteit lager, vooral bij de enzymatische kleuring.

Enzymatisch kleuren doe je door indican te laten reageren met een β-glycosidase dat het suikermolecuul eraf knipt. Het resulterende indoxyl-ion laat je met zuurstof reageren tot een radicaal en na dimerisatie en reductie volgt daaruit indigo. Voor de fotolytische kleuring week je de spijkerbroek met indican in een zure oplossing (pH = 1,7) en schijn je er met een ledlamp licht op met een golflengte van 365 nanometer. Die energie zorgt ervoor dat het suikermolecuul afsplitst en het indoxylradicaal achterblijft, waarna je dezelfde stappen als hierboven naloopt.

Zou je deze resultaten direct implementeren, dan haal je volgens de onderzoekers de wereldwijde CO₂-emissies met 3,5 megaton naar beneden en stel je werknemers in denimfabrieken niet meer bloot aan schadelijke stoffen. Ze geloven dat dit nieuwe proces ecologisch milder en economisch competitief zal zijn met het huidige. Misschien moeten we de naam van de kleur dan maar wijzigen: geen denim blauw, maar denim groen.

Bidart, G.N. et al. (2024) Nat. Commun. 15(1489), DOI: 10.1038/s41467-024-45749-3