Investigation Of Different Bio-Mordants On Cotton Dyeing With Harmal Seed Extracted Natural Dyes

Resumen Técnico: Investigación de diferentes biomordientes en el teñido de algodón con tintes naturales extraídos de semillas de Harmal

Planteamiento del Problema
La industria textil enfrenta desafíos ambientales significativos debido a la dependencia de tintes sintéticos y auxiliares químicos, que generan aguas residuales tóxicas con alta Demanda Biológica de Oxígeno (DBO) y Demanda Química de Oxígeno (DQO). Estos efluentes contienen compuestos carcinogénicos y mutagénicos que amenazan los ecosistemas acuáticos y la salud humana. Si bien los tintes naturales ofrecen una alternativa biodegradable y no tóxica, su adopción generalizada se ve obstaculizada por la baja solidez del color y la baja fuerza del color. Además, el teñido natural tradicional a menudo requiere sales metálicas como mordientes, las cuales representan sus propios riesgos ambientales. Esta investigación aborda la necesidad de un proceso de teñido sostenible que utilice fuentes de tintes naturales y biomordientes ecológicos para mejorar el rendimiento de los tintes naturales en sustratos celulósicos sin depender de electrolitos sintéticos o metales pesados.

Metodología
El estudio empleó un análisis comparativo para teñir tela de algodón 100% utilizando un tinte natural extraído de semillas de Peganum harmala (Harmal). La investigación utilizó un proceso de teñido libre de sal donde las telas de algodón fueron premordentadas con los biomordientes para facilitar la agotación del tinte, eliminando la necesidad de electrolitos tradicionales.

Se investigaron tres biomordientes distintos:

1. Ácido Cítrico: Utilizado como un biomordiente sintético de referencia.
2. Extracto de Cáscara de Banano: Una fuente de agro-desechos rica en compuestos fenólicos y potasio.
3. Extracto de Cáscara de Toronja: Una fuente de agro-desechos que contiene ácido cítrico, flavonoides y pectina.

El procedimiento experimental consistió en:

• Extracción: Las semillas de Harmal fueron molidas y extraídas mediante un método de baño de agua (70°C a 85°C). Las cáscaras de banano y toronja fueron procesadas de manera similar para obtener soluciones de mordiente activas.
• Pre-mordentado: Las muestras de algodón fueron tratadas con los tres mordientes a concentraciones variables (10% a 100% sobre el peso de la tela, owf) a 70°C durante 30 minutos.
• Teñido: Las telas pre-mordentadas fueron teñidas en un baño alcalino (pH 9–11.5) a 85°C durante 45 minutos utilizando el extracto de Harmal.
• Caracterización: Las telas teñidas fueron evaluadas para la Fuerza del Color (valores K/S) utilizando un espectrofotómetro a 580 nm. Las propiedades de solidez se evaluaron según los estándares AATCC para lavado (AATCC 61), frote/crock (AATCC 08), luz (AATCC 16) y transpiración (AATCC 15).

Resultados Clave

• Fuerza del Color (Valores K/S):
  • Ácido Cítrico: Logró una fuerza de color óptima al 70% de concentración. Los valores K/S aumentaron con la concentración hasta la saturación, tras lo cual ocurrió un ligero descenso debido a efectos competitivos del potencial zeta.
  • Extracto de Cáscara de Banano: Mostró el mejor valor K/S al 70% de concentración. El estudio observó que concentraciones y temperaturas más altas (85°C) pueden conducir a la degradación parcial de los compuestos fenólicos termolábiles, limitando mayores ganancias.
  • Extracto de Cáscara de Toronja: Alcanzó el valor K/S individual más alto de 15.78 a una concentración del 60%. Esta absorción superior se atribuyó al efecto sinérgico del ácido cítrico, los flavonoides y la pectina presentes naturalmente, que actúan como mordientes.
• Propiedades de Solidez:
  • Solidez a la Luz: Todas las muestras mordentadas exhibieron calificaciones de solidez a la luz "muy buenas". Los autores atribuyen esto a la presencia de alcaloides absorbentes de UV (harmina, harmalina, harmol y harmalol) inherentes al tinte de Harmal, más que al tipo de mordiente específico.
  • Solidez al Frote: Todas las muestras demostraron una buena a excelente solidez al frote seco y húmedo (calificaciones de 4–4.5), indicando interacciones fuertes entre el tinte, el mordiente y la fibra mediante mecanismos de quelación y reticulación.
  • Solidez al Lavado y Transpiración: La solidez al lavado osciló entre 3 y 3.5, lo cual es típico para sistemas de tintes naturales en sustratos celulósicos. La solidez a la transpiración se calificó entre 3.5 y 4.5.
• Fluorescencia: Todas las muestras teñidas exhibieron fluorescencia bajo luz UV, confirmando la presencia de alcaloides de Harmal en la superficie de la tela.

Significancia y Reivindicaciones
El artículo afirma ser el primer estudio en evaluar comparativamente el ácido cítrico, el extracto de cáscara de toronja y el extracto de cáscara de banano como biomordientes para teñir algodón con extracto de semilla de Harmal. La principal significancia del trabajo radica en demostrar que los agro-desechos (cáscaras de banano y toronja) pueden servir como alternativas efectivas, sostenibles y de bajo costo a los mordientes sintéticos como el ácido cítrico.

El estudio concluye que, si bien el ácido cítrico es efectivo, el uso del extracto de cáscara de toronja produce una fuerza de color superior (K/S = 15.78) debido a su compleja composición química. Además, la investigación destaca el potencial para aplicaciones textiles funcionales, sugiriendo específicamente que las propiedades absorbentes de UV y la fluorescencia de la tela teñida podrían utilizarse para textiles de protección UV, aunque los autores señalan que se requieren mediciones cuantitativas de SPF para una validación futura. El proceso se presenta como un método respetuoso con el medio ambiente y libre de sal que minimiza los efluentes manteniendo propiedades de solidez aceptables.