Le priorità di R&S
Nell'identificazione delle priorità di R&S "Biotecnologie_per_il_Tessile" si ispira agli indirizzi strategici forniti dalle piattaforme europee di settore (Textile ETP, SusCHem, White Biotechnology, BioTex Road Map). Tali indirizzi sono focalizzati a promuovere lo sfruttamento di strumenti biotecnologici (biocatalizzatori), l'uso di risorse rinnovabili costituite da biomasse ad uso non alimentare e lo sviluppo di (bio)processi tecnologicamente innovativi e sostenibili per ottenere materie prime, semilavorati e prodotti finiti da impiegare per la produzione di beni di consumo.
Le biotecnologie industriali possono contribuire all'innovazione nel settore TA in almeno tre domini applicativi:
- la catalisi enzimatica per la funzionalizzazione dei materiali tessili » Biocatalisi;
- materie prime bio-derivate e biopolimeri per la produzione di ausiliari e fibre tessili » Processi fermentativi;
- sostanze chimiche, polimeri e fibre ad alto valore aggiunto estratte da biomasse vegetali da utilizzare in ambito tessile » Bioraffinerie.
BIOCATALISI
Ricerca di nuovi biocatalizzatori mediante metodologie di screening finalizzate all'applicazione:
- biocatalizzatori ad elevata efficacia e processi biocatalitici più efficienti (pretrattamenti tessili, modificazione superficiale di fibre sintetiche, funzionalizzazione);
- biocatalizzatori più efficienti per la produzione (bioretting) di fibre liberiane (lino, canapa, ecc.) ed altre fibre naturali, per minimizzare l'effetto delle condizioni climatiche, incrementare le rese di produzione e ridurre gli scarti mediane estrazione e riutilizzo di sostanze naturali di interesse;
- enzimi estremofili in grado di resistere a condizioni particolarmente stressanti del ciclo di lavorazione tessile (temperature elevate, pH, condizioni ossidative, ecc.);
- nuovi biocatalizzatori dotati di meccanismi specifici (on-off switch) applicabili in processi e prodotti basati su materiali tessili funzionalizzati (ad es.: funzionalizzazione di superfici dimembrane tessili);
- biocatalizzatori ottimizzati per la produzione di nuovi biomateriali (ad es.: trasformazione di polimeri di origine biologica da processi fermentativi).
Progettazione di nuovi processi biocatalitici e nuovi prodotti biotecnologici:
- integrazione di processi chimici e biocatalitici in cicli di lavorazione innovativi, ottimizzati per condizioni di reazione in fase eterogenea;
- sbozzimatura e purga enzimatica del cotone (e di altre fibre cellulosiche) in un singolo step, abbinata ad un candeggio chemo-enzimatico;
- combinazione di processi chimico-fisici e biotecnologici (ad es.: attivazione mediante plasma seguita da trattamento enzimatico) come nuovo approccio alla preparazione e al finissaggio funzionale;
- ottimizzazione dei processi biocatalitici mediante recupero e riutilizzo dei biocatalizzatori (ad es.: applicazione di tecniche di immobilizzazione; impiego di substrati tessili come carrier di biocatalizzatori);
- innesto enzimatico di molecole funzionali (ad es.: monomeri e attivatori di reazioni di copolimerizzazione) sulla superficie delle fibre.
L'ingegnerizzazione, lo sviluppo e l'applicazione di processi biocatalitici e chemo-enzimatici integrati come alternativa sostenibile ai tradizionali processi chimici deve permettere di conseguire significative riduzioni dei costi energetici e ambientali ed essere in linea con le direttive REACH e IPPC.
PROCESSI FERMENTATIVI
Ricerca e sviluppo di processi di fermentazione e di downstream innovativi, più efficaci ed efficienti:
- ingegnerizzazione di nuovi percorsi biosintetici in grado di produrre materie prime bioderivate (ad es.: biopolimeri) da impiegare in alternativa alle materie prime di derivazione petrolifera;
- produzione e utilizzo di polimeri biodegradabili per ridurre l'impatto ambientale delle plastiche ottenute con polimeri di sintesi non biodegradabili;
- produzione microbiologica di nuove fibre bioderivate mediante l'adozione di tecnologie di modificazione genica (ad es.: polimeri biocompatibili, biodegradabili, pre-biofunzionalizzati);
- produzione di biopolimeri per il coating/attivazione superficiale di materiali tessili tradizionali e la realizzazione di performance innovative (moisture management, termoregolazione, traspirabilità, self-cleaning, benessere e comfort, capacità di dispensare molecole bioattive, ecc.).
BIORAFFINERIE
Sviluppo del concetto di bioraffineria e delle relative tecnologie attraverso la valorizzazione delle materie prime e dei prodotti secondari e di scarto.
Sono oggi disponibili numerose e diverse materie prime di origine vegetale, naturalmente disponibili (legno, piante erbacee come la ginestra, le paglie, ecc.) o che residuano da altre lavorazioni (scarti della lavorazione delle fibre liberiane - lino, canapa). Tutti questi sottoprodotti possono riacquistare valore se impiegati come rinforzi nei materiali compositi, nei materiali da costruzione e di consolidamento, e in tutte le applicazioni in cui l'impiego di additivi fibrosi può incrementare le prestazioni meccaniche dei materiali stessi.
Oltre ai materiali di natura fibrosa, sono disponibili una serie di prodotti derivati dalle biomasse da cui è possibile estrarre principi chimici attivi (ad es.: oli essenziali, materie prime per bioresine, tensioattivi biodegradabili, ecc.). Tutti questi composti possono diventare materie prime per la produzione di ausiliari e prodotti di coating e finissaggio tessile di nuova generazione (ad es.: prodotti in grado di aumentare la resistenza al fuoco, alle radiazioni UV, ad attività antimicrobica, ecc.) e biodegradabili.
Questo nuovo concetto di bioraffineria offrirebbe nuove opportunità per la valorizzazione e lo sfruttamento di risorse naturali rinnovabili locali, un approccio su cui si è tradizionalmente basata l'industria tessile europea fin dalle sue origini (ad es.: le attività agro-industriali legate alla produzione del lino, dalla macerazione alla filatura), e che potrebbe ridare slancio a nicchie per applicazioni ad elevato valore aggiunte nei settori moda e tecnico.
Le priorità di ricerca cui "Biotecnologie_per_il_Tessile" si ispira offrono numerose opportunità per un approccio muldisciplinare e multisettoriale alla realizzazione di progetti mirati all'implementazione del concetto di "INNOVAZIONE SOSTENIBILE" nel settore tessile. L'Europa e,in particolare, l'Italia potranno svolgere un ruolo guida sia nello sviluppo di nuove tecnologie ecocompatibili, sia nella diffusione di prodotti "knowledge-based", ad elevato valore aggiunto, capaci di coniugare performance elevate e di ridurre l'impatto ambientale attraverso lo sfruttamento di risorse rinnovabili.