Aktuelles Projekt

Überblick

In unserem Projekt "KlothY" präsentieren wir einen wegweisenden Ansatz zur Förderung nachhaltiger Alternativen in der Textilindustrie. Unser Hauptziel ist die Entwicklung eines innovativen Textilstoffs, der im Gegensatz zu herkömmlichen Rohstoffen wie Baumwolle nicht flächendeckend angebaut oder im Verlauf chemischer Prozessierung weiterverarbeitet werden muss, sondern mittels einer Ko-Kultur aus Bakterien und Hefe direkt synthetisiert wird. Durch die damit einhergehende Modifikation konventioneller Verarbeitungs- und Distributionsschritte, streben wir danach, die ökologischen Auswirkungen durch die Textilproduktion zu verringern.

Hintergrund

Angefangen von Handtüchern bis hin zu Laborkitteln sind Textilien allgegenwärtig in unserem Alltag und von grundlegender Bedeutung für menschliche Bedürfnisse. Der traditionell großflächige Anbau von Textilrohstoffen, wie Baumwolle, Leinen oder Hanf sowie ihre Weiterverarbeitung zu Textilprodukten, hat zudem eine feste Verankerung in der Textilindustrie. Doch dieser Ansatz birgt eine Vielzahl von ökologischen und ethischen Herausforderungen. Denn mit der kontinuierlichen Zunahme des Konsums von Kleidung sinkt die Zahl ökologisch relevanter Flächen und der verfügbaren Wasserressourcen - eine Entwicklung, die sich vor dem Hintergrund der zunehmenden Nachfrage nach Fast-Fashion-Produkten weiter verschärft hat. Darüber hinaus tragen die Herstellung und Entsorgung von auf Kunststoff basierten Textilien wie Nylon und Polyester, auch bekannt als synthetische Textilien, zur Emission von Treibhausgasen und Mikroplastik bei. Infolge dieser Herausforderungen besteht ein unmittelbarer Bedarf an der Entwicklung und Erweiterung ökologischer Produktionsverfahren, um die Erschöpfung natürlicher Ressourcen zu verringern. Im Einklang mit ökologischen und sozialen Anliegen wurden dafür bereits alternative Bio-Textilien eingeführt, die verstärkt darauf achten, dass der Anbau von Rohstoffen und die chemische Verarbeitung zu Textilfasern ohne den Einsatz von Pestiziden und unter Einhaltung fairer Arbeitsbedingungen erfolgen. 

Mit unserem Projekt begegnen wir diesen Herausforderungen hingegen aus verschiedenen Perspektiven: Wir streben nicht nur danach, den umfangreichen Anbau von Rohstoffen zu minimieren, der zu erheblichem Wasserverbrauch und der Übernutzung von Nährstoffreserven führt. Zusätzlich sollen die Emissionen von chemischem Schadstoffen reduziert werden, indem bestimmte textile Veredelungsprozesse eliminiert werden. Des Weiteren soll die Nachfrage nach Textilien in ausreichender Menge gedeckt werden, ohne die schädlichen Auswirkungen globaler Lieferketten zu perpetuieren. Letztere umfassen die Distributionsnetzwerke zwischen Unternehmen und ihren Lieferanten, die aufgrund ihrer Abhängigkeit von spezifischen Anbau- und Produktionsstätten im Ausland große CO2-Emissionen in der Atmosphäre verursachen.

Unsere Lösung

In Anbetracht der wachsenden Nachfrage und Notwendigkeit einer gleichwertigen, nachhaltigen Alternative in der Textilproduktion haben wir daher beschlossen, einen synthetischen Textilstoff namens "KlothY" zu entwickeln. Für die strukturelle Grundlage unseres Textilgewebes nutzen wir die natürliche Fähigkeit des bakteriellen Organismus K. xylinus, Textilmatten aus reiner, bakterieller Cellulose (BC)  zu produzieren - ein Polysaccharid, das aus langen Ketten von Glucosemolekülen besteht und mit über 90 % den Hauptbestandteil herkömmlicher Baumwolle bildet. Die Einzigartigkeit von "KlothY" liegt in der Einbettung von interkalierenden Fasern aus Hemicellulose (HC), die von der Hefe S. cerevisiae synthetisiert werden, in die wachsende BC-Matte. Die Cellulosestränge werden auf dem gebildeten HC-Gerüst quervernetzt, sodass die bakterielle Textilmembran - ähnlich einem klebrigen Spinnennetz - einen erhöhten Grad an Elastizität erhält. Durch die weitere Einbindung von Kultivierungsparametern wird das Verhältnis der HC- zu BC-Produktion entsprechend spezifischer Anforderungen, wie der Flexibilität und Stabilität, reguliert. Auf diese Weise werden keine weiteren Schritte der Textilverarbeitung, wie z. B. Entkernen, Bleichen, Weben und auch Färben, benötigt. Zusätzlich werden Plasmide, welche die farbcodierenden Gene für drei Chromoproteine tragen, in S. cerevisiae transformiert. Durch Hinzugabe titrierbarer Induktoren wird die resultierende Farbe des Textilgewebes durch das Mischungsverhältnis der synthetisierten Chromoproteine bestimmt, die über Cellulose-Bindungsdomänen (CBD) an die Cellulosefasern binden. 

Aufgrund der unmittelbar regulierbaren Eigenschaften - der Elastizität, Stabilität und Färbung - repräsentiert "KlothY" folglich nicht nur eine nachhaltigere Version herkömmlicher Textilgewebe. Vielmehr erweitert die adaptive Modifikation der Cellulose durch die HC und Chromoproteine ihre vielseitige Verwendung  und gibt einen vielversprechenden Ausblick auf die Zukunft der Textilindustrie.