工研院開發「微生物染色」低碳無毒商機!客家文化早有這技術

工研院以特定菌種研發微生物染料,解決紡織品染色過程排放廢水及排碳問題,不排廢水,排碳也減半。 攝影/記者蘇健忠
工研院以特定菌種研發微生物染料,解決紡織品染色過程排放廢水及排碳問題,不排廢水,排碳也減半。 攝影/記者蘇健忠

大腸桿菌可以幫助合成維生素並維持腸道作用,但也可以生產染料。五顏六色的運動服裝、手提布包、絲巾等時尚配備,其實都是透過染色渲染而成,但過程中需使用各種成分複雜、濃度高的芳烴化合物作為「中間體」,會產生大量的工業廢水更對環境造成汙染,隨著淨零永續意識抬頭,工研院研發出「微生物染料MatabColor技術」,為永續環保盡一份心力。

繽紛絢麗的服裝衣飾生成過程中,俗稱細菌的「微生物」扮演染料的重要角色,人們自古以來習慣萃取天然動植物、礦石等有機及無機物作為染料產生產技術,例如客家人擅長以紅麴醃漬肉類使其發酵,除藉此延長食物保存期限、增加風味外,紅麴也為食物添加艷麗赭色、增加美觀,但其實紅麴是由紅麴黴菌發酵而成,是相當古老的天然食用色素。

為永續環境,具有無毒、環境相容性高特色的生質染料,成為產業中極具發展潛力的新興寵兒,不過常見的動植物染料雖對於環境破壞程度小,卻有生產耗時、品質不穩定及難以工業化的缺點。

隨著現代生物科技日漸成熟,利用基因工程改質微生物代謝路徑,並以醱酵工程技術大量生產符合商業需求的染料,成為解決產業問題的契機。

工研院研究團隊整合生物化工、紡織工程技術的團隊投入研發能量,並選定具有大量研究基礎、生長速度快的大腸桿菌作為主要菌株,研發出「微生物染料-MatabColor」生產技術。

團隊利用獨特的基因與代謝路徑設計,賦予菌株產出各式顏色的能力,再從數億的菌株中挑選高效率的菌株生產染料,產出多種原色微生物染料,還可以混合搭配出數十種顏色。在生產及染色過程中不會產生有害化學物質、有效降低廢水汙染量,兼具天然及化學染料的特長。

不過研究過程中,要讓微生物在最合適的醱酵條件環境下,代謝出最高的產物,也讓團隊苦惱許久,經過團隊花費兩年時間不斷嘗試,終於讓微生物代謝出更多的染料產物,使低碳永續的微生物合成染料實現商業化的規模及市場價值。

展望未來,對於染料有需求的相關產業皆可應用這項技術,這將會是跨域整合紡織工程、生物化工、化學品產業,具革命性突破的新興商業模式。

微生物染料(淨零專題用)。 攝影/記者蘇健忠
微生物染料(淨零專題用)。 攝影/記者蘇健忠


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