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

Sintesi Tecnica: Investigazione di diversi bio-mordenti sulla tintura del cotone con coloranti naturali estratti da semi di Harmal

Problematica
L'industria tessile affronta significative sfide ambientali dovute alla dipendenza da coloranti sintetici e ausiliari chimici, che generano acque reflue tossiche con un elevato fabbisogno di ossigeno biologico (BOD) e fabbisogno di ossigeno chimico (COD). Questi effluenti contengono composti cancerogeni e mutageni che minacciano gli ecosistemi acquatici e la salute umana. Sebbene i coloranti naturali offrano un'alternativa biodegradabile e non tossica, la loro adozione su larga scala è ostacolata dalla scarsa solidità del colore e dal basso potere colorante. Inoltre, la tintura naturale tradizionale richiede spesso sali metallici come mordenti, che pongono i propri rischi ambientali. Questa ricerca affronta la necessità di un processo di tintura sostenibile che utilizzi fonti di coloranti naturali e bio-mordenti ecologici per migliorare le prestazioni dei coloranti naturali su substrati cellulosici senza fare affidamento su elettroliti sintetici o metalli pesanti.

Metodologia
Lo studio ha impiegato un'analisi comparativa per tingere un tessuto di cotone 100% utilizzando un colorante naturale estratto dai semi di Peganum harmala (Harmal). La ricerca ha utilizzato un processo di tintura privo di sale in cui i tessuti di cotone sono stati pre-mordenzati con i bio-mordenti per facilitare l'esaurimento del colorante, eliminando la necessità di elettroliti tradizionali.

Sono stati investigati tre distinti bio-mordenti:

1. Acido Citrico: Utilizzato come riferimento per il bio-mordente sintetico.
2. Estratto di Buccia di Banana: Una fonte di scarto agroalimentare ricca di composti fenolici e potassio.
3. Estratto di Buccia di Pompelmo: Una fonte di scarto agroalimentare contenente acido citrico, flavonoidi e pectina.

La procedura sperimentale ha previsto:

• Estrazione: I semi di Harmal sono stati macinati ed estratti tramite un metodo a bagno d'acqua (70°C - 85°C). Anche le bucce di banana e di pompelmo sono state processate similmente per ottenere soluzioni mordenti attive.
• Pre-mordenzatura: I campioni di cotone sono stati trattati con i tre mordenti a concentrazioni variabili (dal 10% al 100% sul peso del tessuto, owf) a 70°C per 30 minuti.
• Tintura: I tessuti pre-mordenzati sono stati tinti in un bagno alcalino (pH 9–11,5) a 85°C per 45 minuti utilizzando l'estratto di Harmal.
• Caratterizzazione: I tessuti tinti sono stati valutati per il potere colorante (valori K/S) utilizzando un colorimetro a 580 nm. Le proprietà di solidità sono state valutate secondo gli standard AATCC per il lavaggio (AATCC 61), lo sfregamento/crocking (AATCC 08), la luce (AATCC 16) e la persistenza del sudore (AATCC 15).

Risultati Chiave

• Potere Colorante (Valori K/S):
  • Acido Citrico: Ha raggiunto un potere colorante ottimale al 70% di concentrazione. I valori K/S sono aumentati con la concentrazione fino alla saturazione, dopo la quale si è verificato un lieve declino dovuto agli effetti competitivi del potenziale zeta.
  • Estratto di Buccia di Banana: Ha mostrato il miglior valore K/S alla concentrazione del 70%. Lo studio ha osservato che concentrazioni e temperature più elevate (85°C) possono portare alla parziale degradazione dei composti fenolici termolabili, limitando ulteriori guadagni.
  • Estratto di Buccia di Pompelmo: Ha raggiunto il più alto valore K/S individuale di 15,78 alla concentrazione del 60%. Questo assorbimento superiore è stato attribuito all'effetto sinergico dell'acido citrico, dei flavonoidi e della pectina naturalmente presenti, che agiscono come mordenti.
• Proprietà di Solidità:
  • Solidità alla Luce: Tutti i campioni mordenzati hanno esibito valutazioni "molto buone" per la solidità alla luce. Gli autori attribuiscono ciò alla presenza di alcaloidi assorbenti UV (armina, harmalina, harmolo e harmalolo) intrinseci nel colorante di Harmal, piuttosto che al tipo specifico di mordente.
  • Solidità allo Sfregamento: Tutti i campioni hanno dimostrato una buona o eccellente solidità allo sfregamento a secco e ad umido (valutazioni 4–4,5), indicando forti interazioni tra il colorante, il mordente e la fibra tramite meccanismi di chelazione e reticolazione.
  • Solidità al Lavaggio e al Sudore: La solidità al lavaggio è variata tra 3 e 3,5, il che è tipico per i sistemi di coloranti naturali su substrati cellulosici. La solidità al sudore è stata valutata tra 3,5 e 4,5.
• Fluorescenza: Tutti i campioni tinti hanno esibito fluorescenza sotto luce UV, confermando la presenza di alcaloidi di Harmal sulla superficie del tessuto.

Significatività e Rivendicazioni
Il documento sostiene di essere il primo studio a valutare comparativamente l'acido citrico, l'estratto di buccia di pompelello e l'estratto di buccia di banana come bio-mordenti per la tintura del cotone con l'estratto di semi di Harmal. La principale significatività del lavoro risiede nel dimostrare che gli scarti agricoli (bucce di banana e pompelmo) possono servire come alternative efficaci, sostenibili e a basso costo ai mordenti sintetici come l'acido citrico.

Lo studio conclude che, sebbene l'acido citrico sia efficace, l'uso dell'estratto di buccia di pompelmo produce un potere colorante superiore (K/S = 15,78) grazie alla sua complessa composizione chimica. Inoltre, la ricerca evidenzia il potenziale per applicazioni tessili funzionali, suggerendo specificamente che le proprietà assorbenti UV e fluorescenti del tessuto tinto potrebbero essere utilizzate per tessuti protettivi contro i raggi UV, sebbene gli autori notino che sono necessarie misurazioni quantitative dell'SPF per una futura validazione. Il processo è presentato come un metodo ecologico, privo di sale, che minimizza gli effluenti mantenendo al contempo proprietà di solidità accettabili.