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

Résumé Technique : Étude de différents bio-mordants sur la teinture du coton avec des colorants naturels extraits de graines de Harmal

Énoncé du Problème
L'industrie textile est confrontée à des défis environnementaux importants en raison de la dépendance aux colorants synthétiques et aux auxiliaires chimiques, qui génèrent des eaux usées toxiques présentant une Demande Biologique en Oxygène (DBO) et une Demande Chimique en Oxygène (DCO) élevées. Ces effluents contiennent des composés cancérogènes et mutagènes qui menacent les écosystèmes aquatiques et la santé humaine. Bien que les colorants naturels offrent une alternative biodégradable et non toxique, leur adoption généralisée est entravée par une faible solidité des couleurs et une faible force colorante. De plus, la teinture naturelle traditionnelle nécessite souvent des sels métalliques comme mordants, qui posent leurs propres risques environnementaux. Cette recherche répond au besoin d'un processus de teinture durable utilisant des sources de colorants naturelles et des bio-mordants respectueux de l'environnement pour améliorer les performances des colorants naturels sur les substrats cellulosiques sans recourir à des électrolytes synthétiques ou à des métaux lourds.

Méthodologie
L'étude a employé une analyse comparative pour teindre un tissu 100 % coton en utilisant un colorant naturel extrait de graines de Peganum harmala (Harmal). La recherche a utilisé un processus de teinture sans sel où les tissus de coton ont été pré-mordancés avec les bio-mordants pour faciliter l'exhaustion du colorant, éliminant ainsi le besoin d'électrolytes traditionnels.

Trois bio-mordants distincts ont été étudiés :

1. Acide Citrique : Utilisé comme bio-mordant de référence synthétique.
2. Extrait de Peau de Banane : Une source de déchets agroalimentaires riche en composés phénoliques et en potassium.
3. Extrait de Peau de Pamplemousse : Une source de déchets agroalimentaires contenant de l'acide citrique, des flavonoïdes et de la pectine.

La procédure expérimentale comprenait :

• Extraction : Les graines de Harmal ont été broyées et extraites via une méthode de bain-marie (70 °C à 85 ° de C). Les peaux de banane et de pamplemousse ont été traitées de manière similaire pour obtenir des solutions de mordant actives.
• Pré-mordançage : Les échantillons de coton ont été traités avec les trois mordants à des concentrations variables (10 % à 100 % du poids du tissu, owf) à 70 °C pendant 30 minutes.
• Teinture : Les tissus pré-mordancés ont été teints dans un bain alcalin (pH 9–11,5) à 85 °C pendant 45 minutes en utilisant l'extrait de Harmal.
• Caractérisation : Les tissus teints ont été évalués pour leur force colorante (valeurs K/S) à l'aide d'un spectrophotomètre à 580 nm. Les propriétés de solidité ont été évaluées selon les normes AATCC pour le lavage (AATCC 61), le frottement/crocking (AATCC 08), la lumière (AATCC 16) et la transpiration (AATCC 15).

Résultats Clés

• Force Colorante (Valeurs K/S) :
  • Acide Citrique : A atteint une force colorante optimale à une concentration de 70 %. Les valeurs K/S ont augmenté avec la concentration jusqu'à la saturation, après quoi un léger déclin s'est produit en raison d'effets de potentiel zêta compétitifs.
  • Extrait de Peau de Banane : A montré la meilleure valeur K/S à une concentration de 70 %. L'étude a noté que des concentrations et des températures plus élevées (85 °C) peuvent conduire à la dégradation partielle des composés phénoliques thermolabiles, limitant ainsi les gains supplémentaires.
  • Extrait de Peau de Pamplemousse : A atteint la valeur K/S individuelle la plus élevée de 15,78 à une concentration de 60 %. Cette absorption supérieure est attribuée à l'effet synergique de l'acide citrique, des flavonoïdes et de la pectine naturellement présents agissant comme mordants.
• Propriétés de Solidité :
  • Solidité à la Lumière : Tous les échantillons mordancés ont présenté des évaluations de solidité à la lumière « très bonnes ». Les auteurs attribuent cela à la présence d'alcaloïdes absorbant les UV (harmine, harmaline, harmol et harmalol) intrinsèques au colorant de Harmal, plutôt qu'au type de mordant spécifique.
  • Solidité au Frottement : Tous les échantillons ont démontré une solidité au frottement à sec et à l'humide bonne à excellente (évaluations de 4–4,5), indiquant des interactions fortes entre le colorant, le mordant et la fibre via des mécanismes de chélation et de réticulation.
  • Solidité au Lavage et à la Transpiration : La solidité au lavage variait de 3 à 3,5, ce qui est typique des systèmes de colorants naturels sur les substrats cellulosiques. La solidité à la transpiration était évaluée entre 3,5 et 4,5.
• Fluorescence : Tous les échantillons teints ont présenté une fluorescence sous la lumière UV, confirmant la présence d'alcaloïdes de Harmal à la surface du tissu.

Signification et Revendications
L'article prétend être la première étude évaluant comparativement l'acide citrique, l'extrait de peau de pamplemousse et l'extrait de peau de banane comme bio-mordants pour la teinture du coton avec l'extrait de graines de Harmal. La principale signification de ce travail réside dans la démonstration que les déchets agroalimentaires (peaux de banane et de pamplemousse) peuvent servir d'alternatives efficaces, durables et à faible coût aux mordants synthétiques comme l'acide citrique.

L'étude conclut que bien que l'acide citrique soit efficace, l'utilisation de l'extrait de peau de pamplemousse produit une force colorante supérieure (K/S = 15,78) en raison de sa composition chimique complexe. De plus, la recherche met en évidence le potentiel pour des applications textiles fonctionnelles, suggérant spécifiquement que les propriétés d'absorption des UV et de fluorescence du tissu teint pourraient être utilisées pour des textiles protecteurs contre les UV, bien que les auteurs notent que des mesures quantitatives de l'indice SPF sont nécessaires pour une validation future. Le processus est présenté comme une méthode respectueuse de l'environnement et sans sel, qui minimise les effluents tout en maintenant des propriétés de solidité acceptables.