wikishimi.com

رشد فزاینده پیگمنت‌های زیستی در صنعت رنگ

رشد فزاینده پیگمنت‌های زیستی در صنعت رنگ

در سال‌های اخیر، شاهد حرکت جهان به سمت استفاده از کالاهای سازگار با محیط زیست و زیست‌تخریب‌پذیر هستیم. این موضوع به صنعت پیگمنت‌های مدرن نیز سرایت کرده است.

اختصاصی ویکی‌شیمی: از دوران ما قبل تاریخ، انسان‌ها از رنگ‌ها به عنوان وسیله‌ای برای "بیان" استفاده می‌کردند. این امر باعث تلاش مداوم در جهت توسعه فنآوری پیگمنت‌ها شده است. اولین رنگدانه‌های شناخته شده مورد استفاده در تمدن‌های باستانی از منابع طبیعی مانند مواد معدنی و زغال چوب گرفته شده‌اند. بسیاری از غارنگاره‌های مربوط به دوران پارینه سنگی و نوسنگی دارای اخرای زرد (اکسید آهن هیدراته، Fe2O3·H2O)، اخرای قرمز (اکسید آهن، Fe2O3) و کربن سیاه هستند. از دو هزار سال پیش از میلاد، شاهد ظهور رنگدانه‌های مصنوعی مانند سرب سفید که از طریق ترکیب سرکه و سرب در حضور CO2 بدست می‌آید و آبی مصری یا کلسیم سیلیکات مس، که از مالاکیت یا سایر شیشه‌های سنگ مس رنگی گرفته شده است، هستیم.

در حالی که اخرای قرمز، سنگ آهک، زغال چوب و غیره، قسمت عمده‌ای از بازار رنگدانه‌های اولیه را تشکیل می‌دهند، شروع عصر صنعتی باعث توسعه رنگ‌های جدید مانند اکسید آهن، کادمیوم، دی اکسید تیتانیوم، کروم و غیره شده است که به طور گسترده‌ای در جهان مدرن کاربرد دارند.

پس از آن، این صنعت تا جایی گسترده شد که دسته‌بندی پیگمنت‌ها تبدیل به یک چالش گردید. سازمان بین‌المللی استاندارد با تعریف استانداردهایی مانند Color Index International به حل این چالش کمک کرد و امروزه بیش از 27 هزار نوع پیگمنت فهرست شده وجود دارد که برای شناسایی رنگ‌دهنده‌ها بر اساس ترکیبات شیمیایی آنها طراحی شده‌اند.

 

تمرکز بیشتر بر بیوپیگمنت‌ها

در سال‌های اخیر، شاهد حرکت جهان به سمت استفاده از کالاهای سازگار با محیط زیست و زیست‌تخریب‌پذیر هستیم. این موضوع به صنعت پیگمنت‌های مدرن نیز سرایت کرده و تقاضا برای مواد رنگی طبیعی در صنایع نساجی، آرایشی، دارویی، غذایی و آشامیدنی و غیره را افزایش داده است.

طبق مطالعات، نرخ رشد سالانه رنگ‌های طبیعی حدود 5-10 درصد تخمین زده شده است که بیشتر از نرخ رشد رنگ‌های مصنوعی یعنی 3-5 درصد می‌باشد.

بسیاری از رنگ‌دهنده‌های زیستی که در طبیعت یافت می‌شوند، از منابع مختلفی مانند گیاهان و میکروارگانیسم‌ها بدست می‌آیند و به طور فزاینده‌ای جایگزین رنگ‌ها و پیگمنت‌های مصنوعی موجود می‌شوند.

این تمایل رو به رشد برای تهیه رنگدانه‌های طبیعی عمدتاً به دلیل افزایش آگاهی در مورد حفظ محیط زیست و بهداشت انسان است، زیرا رنگ‌های حاصل از گیاهان و موجودات طبیعی به دلیل ماهیت غیرسرطان‌زا، غیرسمی و زیست‌تخریب‌پذیر خود، ایمن‌تر هستند.

میکروب‌ها، حشرات، گیاهان و سنگ‌معدن‌ها از رایج‌ترین منابع رنگدانه‌های طبیعی هستند. رنگدانه‌هایی که از باکتری‌ها و میکروارگانیسم‌ها تهیه می‌شوند، با توجه به در دسترس بودن و پایداری چند ساله آنها، در سال‌های اخیر مورد توجه زیادی قرار گرفته‌اند.

صنعت نساجی یکی از بزرگترین مصرف‌کنندگان رنگ است. مطالعات نشان می‌دهد که صنعت نساجی مسئول تولید و استفاده از نزدیک به 1.3 میلیون تن پیگمنت، رنگ و پیش‌ساز رنگ است که بیشتر آنها به صورت مصنوعی تولید می‌شوند. با این حال، به دلیل نگرانی‌های شدید بهداشتی در ارتباط با رنگدانه‌های مصنوعی، مانند استفاده آنها از مواد شیمیایی مضر، تولید زباله‌های خطرناک و موارد ایمنی کارگران، این رنگ‌دهنده‌ها برای سلامتی محیط زیست مضر محسوب می‌شوند.

به عنوان مثال، یک شرکت بیوتکنولوژی انگلیسی به نام Colorifix، در حال کار بر روی روشی برای رنگرزی منسوجات است که شامل استفاده از میکروارگانیسم‌ها برای بازآفرینی رنگ‌های روشن روی پارچه‌ها می‌شود، که در نتیجه استفاده از آب و مواد شیمیایی خطرناک در این فرآیند کاهش می‌یابد. این شرکت با مطالعه توانایی میکروب‌ها در رسوب و تثبیت پیگمنت‌ها روی پارچه، قادر به کاهش استفاده از مواد شیمیایی سنگین مضر، کاهش مصرف آب تا بیش از 90 درصد (بسته به نوع پیگمنت، پارچه و تجهیزات) و کاهش دمای فرآیند است.

 

چشم‌انداز روشن صنعت

از آنجا که اهمیت رنگ‌ها و رنگدانه‌ها روز به روز بیشتر می‌شود، دانشمندان و تولیدکنندگان پیگمنت‌ها دائما به دنبال ایجاد تکنولوژی‌های جدید هستند، تا از این طریق از همتایان خود پیشی گیرند.

به عنوان مثال، در سال 2019، تیمی از دانشمندان MIT آنچه "سیاه‌ترین" پیگمنت تاریخ خوانده می‌شود را با استفاده از نانولوله‌های کربنی تولید کردند، همان ماده‌ای که برای ساخت Vantablack استفاده شده است و رکورددار تیره‌ترین ماده در جهان در سال 2014 شد. هر دوی این مواد از یک نوع نانولوله ساخته شده‌اند اما تفاوت در روش سنتز باعث شده تا ماده جدید بیش از 99.995 درصد از نور را جذب کند.

پیشرفت مشابهی توسط دانشمندان موسسه فناوری کارلسروهه حاصل شد. تلاش‌های آنها منجر به ایجاد یک فویل پلیمری بسیار نازک شد که بتواند فوتون‌ها را با کارآیی بیشتری پراکنده کند، و بدین ترتیب به یک جایگزین پایدارتر برای رنگدانه‌های سفید سنتی تبدیل شود. ماده به دست آمده از این پیگمنت جدید، پتانسیل استفاده در طیف وسیعی از کاربردهای صنعتی را دارد و می‌تواند جایگزینی مناسبی برای دی اکسید تیتانیوم باشد، که گزینه استاندارد موجود برای رنگدانه سفید برای اهداف بی‌شماری مانند رنگ، لاک، پلاستیک، مواد غذایی و مواد آرایشی است.

بنابراین، دانشمندان و هنرمندان همگام با یکدیگر در حال سرمایه‌گذاری برای جداسازی رنگدانه‌ها از طبیعت و توسعه فنآوری‌های جدید برای محافظت از نقش جدایی‌ناپذیر رنگ در جنبه‌های زندگی بشر هستند. همان‌طور که این پیشرفت‌ها و تلاش‌ها ادامه دارد، بازار جهانی رنگدانه‌ها احتمالاً شاهد یک سفر پایدار و رنگارنگ در طی سال‌های آینده خواهد بود.

مهمترین مطالب