Công nghệ nhuộm vải sinh học mở hướng đi mới cho ngành dệt may

Ngành thời trang được đánh giá là một trong những lĩnh vực sản xuất gây nhiều tác động tới môi trường, trong đó nhuộm vải là công đoạn tiêu thụ lượng lớn nước, năng lượng và hóa chất. Việc sử dụng thuốc nhuộm tổng hợp có nguồn gốc hóa dầu trong thời gian dài cũng đặt ra bài toán về xử lý nước thải và hạn chế các chất khó loại bỏ khỏi môi trường.

Theo ông Orr Yarkoni, Giám đốc điều hành kiêm đồng sáng lập công ty công nghệ sinh học Colorifix của Anh, ngành nhuộm hiện sử dụng hơn 70 loại hóa chất có độc tính cao. Con số này không chỉ bao gồm bản thân thuốc nhuộm mà còn có các hóa chất hỗ trợ màu liên kết với sợi vải. Đáng chú ý, theo ông Yarkoni, hơn 30 loại trong số này không thể được loại bỏ hoàn toàn khỏi nước sau quá trình sử dụng, do đó có nguy cơ theo nước thải đi vào đại dương.

Sự phụ thuộc của ngành dệt may vào thuốc nhuộm tổng hợp bắt đầu từ thế kỷ XIX, khi các nhà sản xuất chuyển từ nguồn màu tự nhiên sang các hóa chất có giá thành thấp, hiệu quả và thuận lợi hơn cho sản xuất quy mô lớn. Tuy nhiên, những lợi thế về kinh tế và sản xuất đi kèm hệ quả môi trường. Việc tìm kiếm các giải pháp thay thế diễn ra tương đối chậm, một phần do khó đáp ứng đồng thời yêu cầu về quy mô, chi phí và độ bền màu của ngành dệt may.

Colorifix đang tìm cách giải quyết vấn đề này bằng công nghệ sinh học. Thay vì trực tiếp chiết xuất sắc tố từ thực vật hoặc động vật, công ty khai thác thông tin di truyền quy định cách một sắc tố được tạo ra trong tự nhiên. Mã di truyền tương ứng sau đó được đưa vào vi khuẩn và các vi sinh vật này được nuôi trong bể lên men.

Ông Yarkoni ví quy trình này với việc sản xuất bia: đều dựa trên quá trình lên men, nhưng thay vì tạo ra đồ uống có cồn, hệ thống của Colorifix "ủ" ra màu sắc. Sau quá trình nuôi cấy, thuốc nhuộm sinh học cùng sinh khối hỗ trợ màu bám vào sợi vải được sử dụng để thay thế các hóa chất tổng hợp vốn cần thiết trong quy trình nhuộm truyền thống.

Theo số liệu do Colorifix công bố đối với vải pha polyester và cotton, phương pháp sinh học này có thể giúp giảm hơn 77% lượng nước sử dụng, 51% năng lượng và 31% lượng khí thải so với phương pháp thông thường. Tuy nhiên, ông Yarkoni lưu ý nguồn gốc tự nhiên không đồng nghĩa với việc một sản phẩm mặc nhiên an toàn. Vì vậy, Colorifix tiến hành kiểm tra từng loại thuốc nhuộm về độc tính đối với tế bào, khả năng gây kích ứng da và nguy cơ gây dị ứng. Theo người đứng đầu công ty, việc đánh giá này nhằm tránh tình trạng đưa ra thị trường những sản phẩm ban đầu có vẻ hữu ích nhưng về lâu dài lại gây ra những vấn đề khác đối với sức khỏe hoặc môi trường.

Một thách thức khác là bảo đảm thuốc nhuộm sinh học đáp ứng các tiêu chuẩn khắt khe của ngành dệt may. Màu sắc không chỉ cần đẹp mà còn phải chống phai dưới ánh nắng, chịu được nhiều lần giặt và không dễ lem sang da hoặc các bề mặt tiếp xúc.

Colorifix cho biết đã phát triển hàng trăm màu khác nhau. Công ty hiện có một dải màu đầy đủ dành cho sợi tổng hợp như polyester, trong khi bảng màu cho cotton và các loại vải cellulose khác còn hạn chế hơn nhưng đang tiếp tục được mở rộng.

Công nghệ này cũng đang từng bước vượt ra khỏi phạm vi phòng thí nghiệm để tiến tới ứng dụng thương mại. Theo ông Yarkoni, một số thương hiệu thời trang lớn đã áp dụng công nghệ của Colorifix. Công ty đồng thời chuyển sang cung cấp thuốc nhuộm dưới dạng cô đặc sẵn, thay vì yêu cầu các nhà sản xuất phải lắp đặt thiết bị lên men tại nhà máy.

Cách tiếp cận này cho phép sản phẩm được vận chuyển tới cơ sở dệt nhuộm và đưa trực tiếp vào máy nhuộm mà không cần thêm công đoạn xử lý tại chỗ, qua đó có thể giúp giảm một trong những rào cản đối với việc triển khai công nghệ sinh học trên quy mô công nghiệp.

Colorifix từng lọt vào vòng chung kết Giải thưởng Earthshot - sáng kiến nhằm thúc đẩy các giải pháp cho những thách thức môi trường toàn cầu. Theo ông Yarkoni, sự ghi nhận này giúp công nghệ của doanh nghiệp được nhiều nhà sản xuất và thương hiệu biết tới hơn, đồng thời thu hút sự quan tâm từ nhiều nơi trên thế giới.

Về dài hạn, ông Yarkoni cho rằng các sản phẩm hóa dầu nên được ưu tiên cho những lĩnh vực chưa có giải pháp thay thế phù hợp, thay vì được sử dụng rộng rãi trong những ngành như thời trang khi tự nhiên đã cung cấp cơ sở để tạo ra nhiều loại sắc tố.

Dù công nghệ thuốc nhuộm sinh học vẫn phải chứng minh khả năng đáp ứng yêu cầu về hiệu quả, độ bền và khả năng mở rộng sản xuất, việc đưa quá trình tạo màu bằng vi sinh vật từ phòng thí nghiệm vào dây chuyền thương mại cho thấy tiềm năng của công nghệ sinh học trong nỗ lực giảm tác động môi trường của ngành dệt may.