Los biotextiles son materiales especializados fabricados a partir de fibras naturales o sintéticas. Estos textiles están diseñados para interactuar con sistemas biológicos, ofreciendo propiedades como biocompatibilidad, porosidad y resistencia mecánica, o están diseñados para ser respetuosos con el medio ambiente para aplicaciones domésticas típicas. Existen varios usos para los biotextiles, ya que son una categoría amplia. Los usos más comunes son para uso médico o doméstico. Sin embargo, este término también puede referirse a textiles fabricados a partir de desechos biológicos. Estos biotextiles no se utilizan normalmente para fines industriales.
El término "biotextiles" deriva de la combinación de "bio", que se refiere a la biología o a los organismos vivos, y "textiles", que indica materiales tejidos o fibrosos. Abarca el campo interdisciplinario de los textiles biomédicos, que se centra en el diseño, la fabricación y la aplicación de materiales textiles en la atención sanitaria y la ingeniería biomédica. Los biotextiles hechos de micelio , biomasa vegetal, celulosa bacteriana y fibras basadas en proteínas recombinantes se utilizan como una alternativa a los textiles sintéticos para prevenir y reducir las altas emisiones de gases de efecto invernadero , la contaminación del agua y los desechos de los vertederos de la industria textil. [1] Los biotextiles también se utilizan en el campo de la atención sanitaria y la ingeniería biomédica como dispositivos implantables como suturas quirúrgicas , tejidos para la reparación de hernias , injertos arteriales , piel artificial y partes de corazones artificiales . [2]
El campo de los biotextiles ha ganado una atención significativa debido a su potencial para revolucionar la industria textil al ofrecer alternativas sostenibles a los tejidos convencionales y perjudiciales para el medio ambiente. En el centro de esta innovación se encuentran las materias primas derivadas de los propios procesos de la naturaleza, incluidos el micelio, la celulosa bacteriana y la biomasa vegetal y frutal. Estos ingredientes naturales tienen el potencial de convertirse en una fuente fiable para el desarrollo de textiles ecológicos, abordando los problemas de degradación ambiental y agotamiento de ingredientes asociados con la producción textil tradicional. [3] El procesamiento de estos materiales ofrece abundantes fuentes de fibras naturales. Utilizando las estructuras fibrosas que se encuentran en estos materiales y los tejidos vegetales, como el algodón, el cáñamo, el lino y más, es posible crear textiles biodegradables y renovables. El lavado, el secado y una variedad de técnicas de hilado son comunes para el procesamiento de todos los textiles, pero se espera que el procesamiento de biotextiles produzca productos de desecho menos dañinos para el medio ambiente debido a la naturaleza biorremediadora de muchos de los materiales naturales. [4] Además, los avances en el procesamiento han permitido la extracción de fibras para la moda a partir de fuentes no convencionales, como la piña, el plátano, los cítricos, los subproductos animales y los huesos. Estos nuevos avances suponen una gran contribución al mundo de la moda innovadora. [5]
El micelio, la parte vegetativa de los hongos, ha surgido como una materia prima versátil y sostenible para los biotextiles. El micelio crece típicamente bajo tierra o dentro de su sustrato, como tierra, madera, materia orgánica en descomposición o residuos de desechos. En los biocompuestos a base de micelio, el hongo consume los carbohidratos para producir hifas , una red de estructuras ramificadas similares a filamentos. A través de procesos de crecimiento controlado, el micelio se puede cultivar en una red densa de fibras entrelazadas, formando una matriz biodegradable duradera adecuada para aplicaciones textiles. Este cultivo depende de la temperatura, la humedad y el pH del medio. [6]
Las especies de hongos comúnmente conocidas, los basidiomicetos de podredumbre blanca, son capaces de degradar carbohidratos poliméricos y usarlos para el crecimiento. Pleurotus ostreatus es un hongo comestible de podredumbre blanca conocido por degradar celulosa , hemicelulosa y lignina , lo que refuerza su potencial para prosperar en desechos como madera, textiles y residuos agrícolas. El crecimiento de P. ostreatus en residuos textiles y la producción de micelio se probó en el departamento de ingeniería civil en Ontario, Canadá. [7] El experimento realizado demostró la aplicabilidad de los desechos textiles como materia prima potencial. Sin embargo, la pérdida de peso del biocompuesto de 1% a 5% se ha corroborado aún más por la pérdida de agua en la muestra y en el micelio del hongo. Además, se observó una resistencia a la compresión máxima de 270 kPa utilizando biocompuesto a base de algodón. En general, se obtuvo un biocompuesto liviano que podría ser una alternativa potencial para los productos a base de poliestireno . Estos hallazgos demuestran la capacidad del hongo para proliferar en el plástico de poliéster de los textiles y ofrecen una alternativa para convertir este material plástico en materiales de origen biológico. Además, al variar el crecimiento del micelio, se pueden cambiar las propiedades de plasticidad y rigidez del biocompuesto resultante. [7]
El complejo β-glucano/quitina se refiere a la combinación de dos polisacáridos naturales ( β-glucano y quitina ) que se encuentran en las paredes celulares de los hongos. Este complejo es un componente principal que se encuentra en una variedad de paredes celulares de hongos y también se encuentra en ciertas plantas, algas y bacterias. [8] El β-glucano contribuye a la resistencia estructural de la pared celular y desempeña funciones en la señalización celular, la modulación inmunológica y la defensa contra patógenos. La quitina es un polímero de cadena larga de unidades de N-acetilglucosamina , unidas por enlaces β-gliosídicos. Proporciona soporte estructural y protección a las células fúngicas, contribuyendo a su rigidez y resiliencia. La adición de este complejo a los componentes de crecimiento que forman la matriz inicial que es la base de estos biotextiles emergentes proporciona un efecto significativo en la durabilidad y utilidad del resultado procesado. [9]
Los polímeros a base de polisacáridos se obtienen a partir de frutas y vegetales, y las fibras que producen biopolímeros más prometedoras incluyen celulosa, almidón, quitina/quitosano, pectina , alginato y carragenina . La soja, el suero y la zeína también se pueden obtener de fuentes vegetales. [8] Un ejemplo es Pinatex, un cuero a base de piña que se fabrica a partir de las fibras de celulosa de las hojas de piña. Es una alternativa ecológica al cuero tradicional debido a su sostenibilidad y adaptabilidad. Además, su naturaleza liviana, resistente y biodegradable lo ha hecho muy popular para la moda nueva e innovadora. [10]
El alginato es un polisacárido generado por algas pardas, algas marinas y especies específicas de bacterias.
El alginato de bacterias y algas difiere en composición, modificaciones, masa molecular, viscoelasticidad y polidispersidad. Estas cualidades únicas conducen a una amplia gama de aplicaciones, incluido el desarrollo de nanopartículas, nanotubos, microesferas y microcápsulas del alginato. [8] Además, los diferentes tipos de esponjas, hidrogeles, espumas, elastómeros y fibras que se pueden crear con su crecimiento y procesamiento. Se emplea ampliamente en muchas facetas de la fabricación industrial. El alginato se emplea comúnmente como agente gelificante, espesante y estabilizador en una gran variedad de productos alimenticios. Su capacidad para formar geles en condiciones suaves lo hace particularmente útil para encapsular sabores, vitaminas y otros ingredientes activos. También se utiliza para desarrollar hidrogeles, pastas de impresión y agentes de encolado en las industrias biomédica, textil, cosmética y agrícola. En la industria textil específicamente, los recubrimientos, aglutinantes y acabados textiles son la mayor parte de lo que se utiliza el alginato, en lugar de formular hilos en sí, refuerza la resistencia de otros materiales. [11]
A diferencia de la celulosa de origen vegetal, la celulosa bacteriana ofrece propiedades mecánicas superiores, como alta resistencia a la tracción y flexibilidad, lo que la convierte en una opción atractiva para una amplia gama de aplicaciones textiles. Además, el cultivo de celulosa bacteriana se puede lograr utilizando procesos de fermentación simples, minimizando la huella ambiental asociada con la fabricación textil tradicional. Se han investigado especies de levaduras, hongos y algas, incluidas: la bacteria Pseudomonas fluorescens, la levadura Yarrowia lipolytica , la esponja Acanthella elongata, el alga Stoechospermum marginatum y el hongo Candida albicans por su capacidad para usarse en sustratos para crear compuestos naturales para biotextiles. [12]
La levadura es un organismo fúngico unicelular que se encuentra ampliamente en la naturaleza y desempeña papeles importantes en varios procesos biológicos. Algunas especies de levadura, como Gluconacetobacter xylinus, son capaces de producir celulosa a través de la fermentación. Este cultivo depende de la temperatura, la humedad y el pH del medio. Durante la fermentación, la levadura produce celulosa como una matriz extracelular, formando una red densa de fibras de celulosa. Esta celulosa microbiana puede luego ser cosechada, purificada y procesada en fibras textiles. Sin embargo, este proceso no es consistente para la mayoría de las especies de levadura. La celulosa microbiana producida por la mayoría de las especies de levadura puede procesarse en fibras textiles después de ser reforzada con otras fibras naturales o sintéticas utilizando técnicas como hilado, tejido o tejido de punto. [12] Dependiendo de las características deseadas, se pueden controlar propiedades como la resistencia, la suavidad o la absorción de humedad. Los materiales textiles resultantes se pueden utilizar para producir una variedad de productos, incluyendo ropa, textiles para el hogar y textiles técnicos. El uso de levadura en la industria biotextil tiene muchas ventajas ecológicas y rentables. La fermentación de levaduras se puede llevar a cabo utilizando materias primas renovables, como residuos agrícolas, corrientes de desechos o azúcares de origen vegetal, lo que reduce la dependencia de recursos finitos y minimiza el impacto ambiental. Además, la producción de celulosa microbiana es muy eficiente, con requisitos de energía y agua relativamente bajos en comparación con los procesos de fabricación de textiles convencionales. [13] Un método emergente en la creación de biotextiles es el cultivo de levaduras modificadas genéticamente como fábricas celulares que producen proteínas objetivo en sucesión. Otros avances recientes en biología sintética y procesos de fermentación permiten expresiones de alto nivel de proteínas recombinantes, utilizando bacterias, levaduras, células animales y plantas como biofábricas. [8]
El colágeno , la fibroína , la gelatina , la caseína y la actina provienen naturalmente de productos animales. El colágeno y la seda son los biopolímeros más atractivos para desarrollar biotextiles.
El colágeno se puede producir a partir de una gran cantidad de organismos y fuentes renovables. La secuencia repetitiva de aminoácidos del colágeno le permite formar una estructura proteica secundaria estable de triple hélice. Estas hélices pueden ensamblarse aún más en estructuras cuaternarias, lo que permite que el colágeno adopte la forma de proteínas fibrilares. Estos bloques de construcción de proteínas podrían biofabricar materiales resistentes a la abrasión, resistentes al agua, transpirables, livianos y duraderos con características similares al cuero. [8] La seda natural tiene una resistencia notable. La proteína fibroína en la seda consiste en cadenas largas y repetitivas de aminoácidos, predominantemente glicina, alanina y serina. Estos aminoácidos están dispuestos en una secuencia específica, formando una estructura molecular única que contribuye a las notables propiedades de la seda. La seda tiene una alta resistencia a la tracción que se puede atribuir a su estructura nanocristalina y molecular (enlaces de hidrógeno y estructura de lámina β) y un alto grado de orientación. [12] Se han realizado esfuerzos significativos para obtener fibroína de seda recombinante, principalmente de la araña, la dragalina o el gusano de seda a través de la alteración genética. La proteína desarrollada se aísla posteriormente y se procesa en hilos mediante técnicas como el hilado.
El procesamiento de los distintos materiales está determinado por el origen de sus especies y del sustrato. Mientras que los textiles a base de biomasa de frutas y vegetales se forman en láminas, los biotextiles hechos de proteínas o celulosa bacteriana suelen estirarse durante una extrusión y hilarse para formar un hilo más resistente. Al cultivar especies vegetales y bacterianas en un sustrato determinado, es posible cultivar materiales aprovechando su capacidad para digerir y transformar la celulosa en compuestos naturales. Este proceso implica recolectarlos en andamios adecuados y ejecutar un tratamiento físico y químico, de modo que estas láminas de biomasa se asemejen visualmente al cuero y presenten propiedades materiales y táctiles comparables. El procesamiento de textiles a base de proteínas implica una variedad de técnicas de hilado en función del tipo y la calidad que se necesite lograr.
Antes de la producción de biotextiles, las estructuras de monofilamento se producían típicamente utilizando técnicas de extrusión , donde se extraía un solo filamento continuo de una masa fundida de polímero. Estos monofilamentos pueden luego usarse directamente o procesarse posteriormente en diversos dispositivos biomédicos, como suturas, mallas e injertos vasculares . Los biotextiles se crean utilizando múltiples técnicas, como tejido de punto , tejido de punto y trenzado , para formar las estructuras similares a telas que se utilizan en aplicaciones biomédicas. Las tres técnicas de hilado principales que se emplean tradicionalmente en la fabricación de fibras son el hilado en húmedo, el hilado en seco y el hilado en fusión. [4]
Tabla 1. Métodos de procesamiento y aplicaciones de los biotextiles.
El electrohilado es una técnica que utiliza fuerzas electrostáticas para producir fibras ultrafinas a partir de soluciones o fundidos de polímeros. Estas fibras tienen propiedades únicas, como grandes áreas de superficie y alta porosidad , lo que las hace valiosas para aplicaciones biomédicas. Las soluciones de polímeros se expulsan a través de una aguja sobre una placa colectora mediante la aplicación de un campo eléctrico, formando nanofibras . Estos andamios son prometedores en la ingeniería de tejidos, ayudando a regenerar varios tejidos y órganos humanos, como huesos, piel, vasos sanguíneos, hígado y riñones. Se parecen mucho a la matriz extracelular nativa , lo que facilita la adhesión y proliferación celular. El electrohilado ofrece un método versátil para crear andamios biocompatibles con estructuras simples para la ingeniería de tejidos. [4]
El hilado por fusión es un método rentable y ampliamente utilizado en la industria textil para producir fibras poliméricas sin disolventes. Sin embargo, su aplicación en bioestructuras es limitada debido a factores como la descomposición del polímero a temperaturas más bajas, el control inadecuado de la temperatura de fusión durante el hilado y los desafíos para controlar la estructura final de la fibra. En este proceso, los gránulos de polímero se funden en una extrusora para formar una solución de hilado, luego se extruyen a través de una hilera y se enfrían rápidamente para solidificar el filamento. A pesar de sus desventajas, el hilado por fusión de biopolímeros se ha explorado para varias bioaplicaciones. El uso de refuerzos de base biológica se está investigando como una solución para superar los desafíos asociados con la producción de biotextiles mediante hilado por fusión. [4]
El hilado en seco, un antiguo método de hilado, disuelve los polímeros en disolventes, a diferencia del hilado por fusión. Las soluciones de polímeros se extruyen a través de una hilera y luego pasan a través de una columna de calentamiento donde el disolvente se evapora, dejando fibras secas. Se necesitan disolventes altamente volátiles para este proceso. Se utiliza vapor o aire caliente para solidificar las fibras y eliminar el disolvente. Esta técnica se adapta a los polímeros propensos a la degradación térmica y a los que no pueden formar fundidos viscosos , ofreciendo características superficiales específicas. Los polímeros hilados en seco tradicionales incluyen acetato , triacetato , acrílicos, modacrílicos , aramida y fibras de spandex. Además de ser complejo y costoso debido a los procesos de recuperación y los mecanismos de transferencia de masa durante la evaporación del disolvente, el hilado en seco proporciona a las fibras propiedades únicas. [4]
El hilado en húmedo, introducido con la producción de fibra de rayón , implica disolver polímeros en un solvente adecuado antes de la extrusión. A diferencia del hilado en seco, el solvente no necesita ser volátil. Durante el hilado en húmedo, la solución polimérica se extruye a través de una hilera hacia un baño de coagulación, lo que conduce a una inversión de fase y precipitación. Los polímeros naturales y sintéticos, incluyendo gelatina, alginato, colágeno y celulosa, se procesan en fibras a través del hilado en húmedo para varias aplicaciones de ingeniería de tejidos. Esta técnica permite la producción de fibras con grandes diámetros y arquitecturas con alta porosidad y estructuras de poros abiertos interconectados, facilitando la penetración, adhesión y proliferación celular. [26]
El hilado en gel produce fibras con una resistencia excepcional u otras cualidades únicas. Durante la extrusión, el polímero no está en estado líquido puro. Las cadenas de polímero están unidas en diferentes lugares en forma de cristal líquido , parcialmente separadas como lo estarían en una solución real. Los filamentos resultantes tienen fuerzas entre cadenas sustanciales, que pueden aumentar significativamente la resistencia a la tracción de la fibra; además, el esfuerzo cortante obliga a los cristales líquidos a disponerse a lo largo del eje de la fibra durante la extrusión. La resistencia se mejora aún más por el grado excepcionalmente alto de alineación de los filamentos a medida que emergen unos de otros. Debido a la primera fase de enfriamiento de los filamentos con aire para enfriarlos, el método se conoce como hilado seco-húmedo. [27]
El hilado en solución, que abarca el hilado húmedo y el hilado en seco, crea fibras continuas a partir de materiales incapaces de resistir la fusión. Esta técnica es aplicable a la fabricación de fibras a partir de polímeros naturales y materiales de origen biológico como celulosa, lignina y proteínas . Como se basa en soluciones de polímeros, el hilado en solución ofrece un potencial significativo para mejorar la funcionalidad de las fibras hiladas en húmedo a través de formulaciones específicas. [28]
En el campo de los biotextiles, el injerto sobre superficies se refiere al proceso de unir o unir moléculas funcionales, como proteínas, péptidos o polímeros, sobre la superficie de los materiales textiles. Este proceso se realiza a menudo para modificar las propiedades de la superficie de los textiles, como mejorar la biocompatibilidad, promover la adhesión celular o permitir la liberación controlada de fármacos. El injerto sobre superficies se puede lograr mediante diversas técnicas, que incluyen modificación química, tratamiento con plasma o métodos de recubrimiento de superficies. Estos biotextiles modificados encuentran aplicaciones en campos biomédicos como la ingeniería de tejidos, la cicatrización de heridas y los implantes médicos, donde las propiedades de la superficie personalizadas son fundamentales para las interacciones biológicas deseadas. [4]
El hilado por chorro rotatorio es una técnica utilizada en la producción de biotextiles, que implica la extrusión de soluciones de polímeros o fundidos a través de una hilera que gira rápidamente. A medida que la solución de polímero o el fundido salen de la hilera, se someten a fuerzas centrífugas , formando fibras finas. Estas fibras se recogen para crear una tela no tejida o una estructura de andamiaje adecuada para diversas aplicaciones biomédicas. El hilado por chorro rotatorio ofrece ventajas como la producción de estructuras altamente porosas con un diámetro y una alineación de fibra controlables, lo que lo hace prometedor para la ingeniería de tejidos y las aplicaciones de administración de fármacos en biomedicina. [29]
Los investigadores de la Universidad de Wyoming han ideado un método para introducir genes de hilado de seda de araña en cabras, lo que permite la extracción de proteína de seda de la leche de las cabras. Esta innovación tiene aplicaciones en varios campos, incluida la medicina, donde se ha argumentado que la fuerza y elasticidad de la seda de araña se pueden utilizar en ligamentos artificiales, tendones, suturas oculares y reparación de mandíbulas. [30]
Tradicionalmente, para obtener seda de araña en cantidades suficientes es necesario gestionar grandes poblaciones de arañas, lo que a menudo conduce a conflictos territoriales y canibalismo dentro de la población de arañas criadas en granjas. Para evitar este problema, los científicos han modificado genéticamente cabras para que produzcan la proteína de seda exclusivamente en su leche. A través de la cría selectiva, un porcentaje de las crías heredan el gen de la proteína de seda, lo que conduce a una mayor producción de proteína de seda.
Las cabras transgénicas no presentan diferencias perceptibles en cuanto a salud, apariencia o comportamiento en comparación con sus contrapartes no transgénicas. En el futuro, los investigadores pretenden transferir genes de seda a plantas de alfalfa , una medida que los investigadores esperan que aumente aún más la producción de seda. Los investigadores creen que la amplia distribución de la alfalfa y su alto contenido proteico la convierten en una candidata prometedora para la síntesis de proteínas de seda a gran escala.
En una colaboración entre la marca de moda danesa Ganni y la empresa mexicana de biomateriales Polybion, se creó un prototipo único de blazer utilizando celulosa bacteriana derivada de desechos industriales de frutas. A diferencia del cuero tradicional, se ha afirmado que este tejido de frutas es ecológico y tiene una huella de carbono significativamente menor. [31]
Una amplia variedad de desechos de frutas, en particular de mangos, sirven como materia prima para las bacterias, transformándolas en un medio de crecimiento. La biomasa bacteriana resultante, conocida como Celium, se somete a un proceso de curtido y acabado similar al del cuero, obteniendo un material duradero.
Los tejidos de micelio comienzan con un sustrato elegido inoculado con esporas de hongos o cultivo de micelio. En un entorno controlado, el micelio crece por todo el sustrato, formando una densa red de fibras. Una vez colonizado por completo, se le da forma y se seca para crear la forma deseada, y se lo somete a tratamientos adicionales para mejorar propiedades como la densidad o el acabado de la superficie. [32]
Los textiles de micelio son una alternativa sostenible a los textiles tradicionales, fabricados a partir de la estructura de la raíz de los hongos. [33] El micelio, la parte vegetativa de los hongos, se puede cultivar en diversas formas, incluidos los textiles. Estos textiles son ecológicos, biodegradables y se pueden diseñar para que posean propiedades deseadas como flexibilidad, durabilidad y resistencia al agua. Se ha afirmado que este material es correoso. [34]
Investigadores de la Universidad de California en Davis han logrado desarrollar un andamio biotextil de colágeno para ayudar en el proceso de curación de heridas profundas por quemaduras de gran tamaño. Este andamio, que utiliza un biomaterial especialmente diseñado, ha demostrado ser eficaz para promover la formación de nuevos vasos sanguíneos y reducir las complicaciones asociadas con quemaduras graves. [35]
El estudio destaca la capacidad del andamio para acelerar la cicatrización de heridas en modelos de ratones y mitigar las complicaciones relacionadas con las quemaduras, como la pérdida de líquidos y la infección. Al probar diferentes tipos de andamios, el equipo de investigación observó que el tratamiento combinado cargado con células endoteliales exhibió la tasa de cicatrización de heridas más alta.
En el nuevo paradigma de la ingeniería de tejidos , los profesionales están tratando de desarrollar nuevos tejidos para que el cuerpo pueda formar nuevos tejidos alrededor de estos dispositivos y no dependa únicamente de material sintético extraño implantado. La estudiante de posgrado Jessica Gluck ha demostrado que se pueden cultivar células hepáticas viables y funcionales en estructuras textiles. [2]
La industria textil es una de las mayores contaminadoras del agua y de las tierras agrícolas. Esta industria ha causado numerosos impactos negativos en el medio ambiente, así como en la salud de los seres humanos y los ecosistemas. La contaminación del agua debido al vertido de aguas residuales que contienen tintes textiles es la mayor preocupación ambiental y ecológica debido a la industria textil. Existen varios problemas de salud debido al vertido de aguas residuales contaminadas con tintes textiles, como problemas respiratorios, irritación de la piel, reacciones alérgicas y cáncer. [1] Los biotextiles como la ortiga y el denim de cáñamo están empezando a utilizarse como sustitutos de los textiles sintéticos dentro de la industria textil para tratar de prevenir estos impactos ambientales y de salud negativos. [5]
La industria textil moderna tiene varios impactos ambientales negativos, como el vertido de tintes y pigmentos textiles en aguas residuales, las emisiones de gases de efecto invernadero derivadas de la producción, el uso intensivo de energía y recursos y la generación de grandes cantidades de desechos en vertederos. La contaminación del agua es la mayor preocupación ambiental, ya que los pigmentos y tintes textiles no se biodegradan de forma natural con el tiempo, lo que genera problemas directos de salud tanto para los seres humanos como para la vida silvestre del ecosistema. [1]
Una de las mayores preocupaciones de la industria textil moderna es que los tejidos sintéticos no se biodegradan con el tiempo. En la industria textil se utilizan aproximadamente 700.000 toneladas de tintes cada año. Entre el 10 y el 15 por ciento de los tintes que se utilizan durante la producción de ropa siguen siendo tintes no fijados. [1] Estos tintes y pigmentos contaminan las aguas residuales y se vierten en los cuerpos de agua locales. Aproximadamente el 20 por ciento de las aguas residuales producidas a nivel mundial provienen de la industria textil. [3] Los tintes textiles degradan la calidad estética de estos cuerpos de agua locales e impiden que la luz solar penetre a través de las aguas superficiales. Estos tintes dañan los ecosistemas acuáticos, ya que la contaminación del agua perjudica la fotosíntesis y conduce a un entorno hipóxico incapaz de sustentar la vida. La contaminación por tintes textiles también daña a los humanos, ya que las toxinas contenidas en estos tintes pueden bioacumularse y biomagnificarse a lo largo de la cadena alimentaria, lo que provoca problemas de salud a las especies que se encuentran en la cima de la cadena alimentaria, como los humanos. [1]
La aplicación de aislamientos bacterianos ofrece una solución prometedora para mejorar la calidad del agua en ambientes marinos contaminados con colorantes. Los aislamientos bacterianos degradan y eliminan los colorantes textiles de las aguas residuales a través de varios métodos, incluida la biodegradación y la biosorción de colorantes. Tienen la capacidad de biodegradar moléculas de colorante complejas en una simple a través de reacciones enzimáticas. Los aislamientos bacterianos descomponen las moléculas de colorante reduciendo su color y toxicidad, lo que mejora los ecosistemas. La biodegradación tiene muchas ventajas, incluida una alta eficiencia de eliminación de colorante, un bajo costo y el hecho de que se pueden usar muchos microorganismos como bacterias, hongos, algas y enzimas. Sin embargo, las desventajas son que este proceso requiere un entorno favorable para que estos microorganismos crezcan, genera lodos biológicos y es un proceso lento. Los aislamientos bacterianos también pueden adsorber moléculas de colorante complejas en la superficie de sus células. Este proceso de adsorción implica la unión física de las moléculas de colorante a las paredes celulares bacterianas y luego la eliminación de estos aislamientos de las aguas residuales. Las ventajas de este proceso son que tiene una alta eficiencia de eliminación de colorante y un tiempo de reacción corto. También existen desventajas, ya que este proceso no es aplicable a todos los tipos de tintes y genera un producto de desecho tóxico. [1]
La producción de textiles sintéticos tiene otros efectos ambientales nocivos, como la emisión de grandes cantidades de gases de efecto invernadero, el alto consumo de energía y los desechos que se envían a los vertederos. Una fábrica textil típica consume aproximadamente 1,6 millones de litros de agua para producir 8000 kilogramos de tela. [1] Este es un problema mundial, ya que la industria textil contribuye a aproximadamente el 10 por ciento de las emisiones globales de gases de efecto invernadero. Solo durante 2016, solo el 1 por ciento de las 180.000 toneladas de desechos textiles producidos se recicló en ropa nueva. [3] Las fibras textiles viejas restantes terminaron en un vertedero como desechos.
Una solución que se está implementando actualmente dentro de la industria textil para combatir estos problemas es un sistema de reciclaje de circuito cerrado . En el contexto de la industria textil, el reciclaje de circuito cerrado implica recolectar textiles usados, procesarlos a través de varios métodos de reciclaje mecánico, químico o biológico para convertir los textiles usados y desgastados en nuevos textiles. Dentro de un sistema de reciclaje de circuito cerrado, los textiles pueden reciclarse en un producto similar, reciclarse en un producto nuevo de mayor calidad o reciclarse en un producto nuevo de menor calidad. Este enfoque reduce el desperdicio, conserva los recursos y minimiza el impacto ambiental de la producción textil al promover una economía circular donde los materiales se reciclan y reutilizan en un circuito cerrado continuo. Como se muestra en la figura, los grupos de enzimas celulasa , PETasa y queratinasa se utilizan dentro del circuito de reciclaje cerrado para descomponer textiles viejos como el poliéster y el nailon en aminoácidos , glucosa o bloques de construcción de monómeros sintéticos. Luego, estos monómeros se someten a polimerización química y se combinan para crear ácido poliláctico (PLA) de alta calidad, polihidroxialcanoatos (PHA), seda y polímeros de celulosa bacteriana. Posteriormente, estos polímeros sintetizados se utilizan para crear fibras biodegradables artificiales, que luego se utilizan para fabricar nuevos textiles biodegradables. Estos textiles se utilizan hasta que se desgastan y se despolimerizan para continuar el ciclo cerrado de reciclaje. [3]
Los biotextiles se utilizan como alternativa a los textiles sintéticos para prevenir y combatir la contaminación excesiva por agua y residuos de la industria textil. Grandes marcas como Nike, Adidas, Hermes y Stella McCartney están empezando a utilizar biotextiles para algunas de sus colecciones de moda. Una solución creada por empresas textiles sostenibles como Pangaia y Agraloop es el denim fabricado con plantas de ortiga y cáñamo. Las plantas de ortiga son un recurso renovable y biodegradable que se puede utilizar para diseñar denim de ortiga mezclando algodón orgánico y ortiga del Himalaya. El cáñamo es otra planta que estas dos empresas están estudiando como material alternativo para el denim, ya que es más duradero y solo consume alrededor de una décima parte del agua necesaria para el algodón. [5]
La empresa Collina Strada está desarrollando otra solución biotextil llamada rose sylk. Rose sylk es una fibra de celulosa orgánica y biodegradable que se obtiene a partir de los desechos naturales de los tallos y arbustos de rosas. Collina Strada promueve el reciclaje y la reutilización de textiles viejos utilizando fábricas que convierten los materiales de desecho textiles de Ghana en materiales aislantes para abrigos y casas. Una tercera solución consiste en prendas de vestir hechas con una alternativa de cuero a base de piña, que actualmente utilizan grandes marcas como Nike, Hugo Boss y H&M. Esta alternativa de cuero de piña está hecha de fibras de celulosa extraídas de las hojas y los tallos de la piña. El uso de desechos agrícolas de piña en lugar del cuero tradicional ha evitado la emisión de aproximadamente 264 toneladas de dióxido de carbono a la atmósfera, lo que reduce las emisiones de gases de efecto invernadero. [5]
Existen varios impactos negativos para la salud debido al vertido de aguas residuales que contienen tintes textiles en los cuerpos de agua locales. Estos problemas de salud incluyen problemas respiratorios, irritación de la piel, reacciones alérgicas y cáncer. Algunos de los problemas respiratorios que causan los tintes textiles son tos, sibilancia, asma y estornudos. La contaminación con tintes textiles causa irritación de la piel y síntomas de reacción alérgica como picazón y ojos llorosos, ojos doloridos, nariz irritada y congestionada y moqueo. Además, los efluentes de aguas residuales que contienen tanto tintes textiles como metales traza pueden causar problemas de salud a largo plazo como irritación grave de la piel, dermatitis , ulceraciones cutáneas e incluso cáncer. [1]
La biocompatibilidad de los textiles con el cuerpo humano es de suma importancia a la hora de analizar cómo afectan los textiles sintéticos y los biotextiles a la salud humana. Los materiales utilizados para crear textiles deben ser compatibles con el cuerpo humano y otros animales para evitar que estos organismos sufran efectos negativos en su salud. Los textiles sintéticos causan muchos efectos negativos en la salud tanto de los seres humanos como de la vida silvestre del ecosistema debido a que persisten en el medio ambiente y no se biodegradan con el tiempo. Los biotextiles, por otro lado, no causan ningún problema de salud negativo conocido para los seres humanos o los animales, ya que se producen con fuentes biológicas naturales que pueden biodegradarse fácilmente con el tiempo.