Ce finaliste du Earthshot Prize utilise le séquençage ADN pour créer des teintures vestimentaires durables

This Earthshot Prize finalist is using DNA sequencing to create sustainable clothing dyes

Ce finaliste du Earthshot Prize utilise le séquençage ADN pour créer des teintures vestimentaires durables

Colorifix a réussi à teindre des verts et des oranges cette année, élargissant ainsi une palette de pigments issus de la nature. Des rouges vifs des plumes de perroquet aux bleus et violets oniriques des plantes d'indigo, la nature regorge de couleurs. Elle offre une gamme capable de satisfaire même les plus exigeants en matière de mode. Et s'il existait un moyen de reproduire naturellement toutes ces teintes ? C'est précisément sur quoi travaille l'entreprise britannique Colorifix : un procédé de teinture textile qui utilise les codes ADN des couleurs trouvées dans la nature et apprend à des microbes à les recréer. Les fondateurs Orr Yarkoni et Jim Ajioka ont été motivés par un voyage de recherche au Népal en 2013, où ils ont constaté l'impact toxique des teintures chimiques synthétiques sur les rivières de Katmandou. Une décennie plus tard, Colorifix a été reconnu comme finaliste 2023 du Earthshot Prize, le prix environnemental mondial créé par le prince William de Grande-Bretagne. Nous avons rencontré l'entreprise pour en savoir plus sur cette solution réduisant les déchets et sur ses réalisations depuis qu'elle est sous les projecteurs mondiaux.

Comment 'cultiver la couleur' à partir de la nature ? Avant le XIXe siècle, les teintures textiles étaient dérivées de plantes et de cultures naturelles, et les vêtements colorés étaient considérés comme un luxe. Colorifix 'ramène l'industrie de la mode à ses racines', selon les mots du PDG Yarkoni, mais avec des outils du XXIe siècle pour découvrir de nouveaux pigments. Tout commence par l'identification d'une couleur intéressante créée naturellement par un animal, une plante ou un microbe. En fouillant dans des bases de données publiques, les scientifiques trouvent les 'instructions' pour fabriquer cette couleur dans le code ADN de l'organisme. Ils insèrent ensuite ce code dans des microbes bio-ingénierisés comme la levure, nourris avec du sucre et de l'azote dans des bioréacteurs, un procédé similaire à celui de la fabrication de la bière. Avec le temps, ces 'usines microscopiques de couleur' peuvent produire des centaines à des milliers de litres de teinture. Enfin, le contenu du fermenteur est pompé dans des machines à teindre standard avec le fil, le tissu ou le vêtement à teindre.

Développer la teinture durable. 'Le soutien du Earthshot Prize valide non seulement l'impact de notre solution, mais nous connecte également au réseau nécessaire pour cette prochaine phase cruciale', déclare Andreas Andren, responsable du développement commercial chez Colorifix. Les finalistes - 15 chaque année, répartis en cinq catégories - rejoignent le programme d'accélération de 12 mois du Prix, qui comprend des connexions avec des investisseurs et une aide pour surmonter les obstacles. 'La biotechnologie est géniale, mais globalement coûteuse à exploiter et à mettre à l'échelle', explique Andren. 'Une partie de l'innovation que nous avons dû mettre en œuvre était le matériel pour rendre la mise à l'échelle de la biotechnologie compétitive avec la fabrication chimique de base. Résoudre ce problème en plus de développer notre technologie de base - la teinture proprement dite - a été le plus grand défi.'

Comment breveter une solution 'naturelle' ? La solution de Colorifix pose un cas intéressant en matière de propriété intellectuelle (PI). Breveter des organismes recréés à l'aide de la technologie ADN est complexe, donc l'entreprise a plutôt breveté son procédé de production, dépôt et fixation de la teinture sur le tissu. 'Pour profiter de tous les avantages de notre technologie, comme la flexibilité et la parité des coûts, une teinturerie devra installer nos bioréacteurs propriétaires sur place', explique Andren.

L'entreprise rencontre-t-elle des résistances dans l'industrie ? 'Nous attirons de plus en plus l'attention des fabricants de produits chimiques synthétiques', dit-il. 'Certaines bonnes, d'autres moins ; mais le fait qu'ils commencent à prêter attention est un signe que nous sommes sur la bonne voie.' Colorifix a une capacité opérationnelle en Europe et en Amérique du Sud - répartie sur plusieurs fabricants - et vise à être opérationnelle en Asie du Sud dans un an. Elle a collaboré avec des marques de mode comme Pangaia et Vollebak pour commercialiser des produits teints avec sa technologie et commencer à augmenter la demande de teintures durables dans toute la chaîne d'approvisionnement. Il y a d'autres 'grands noms en cours', selon Andren, mais l'entreprise garde ses cartes près de sa poitrine pour l'instant. Il en va de même pour les nouvelles couleurs qu'elle prépare. Cependant, il révèle qu'ils ont réussi à teindre des verts et des oranges au cours du premier semestre de l'année. Et l'équipe étend son application à de nouveaux matériaux, notamment le Spiber, fabriqué à partir de protéine de soie d'araignée, et le Circulose, une pâte de cellulose alternative. De nouvelles couleurs rejoindront la palette principale de Colorifix, composée de trois pigments : un détecté dans les plantes d'indigo ; un autre, Blushing Rose, produit par des bactéries sous-marines ; et un troisième pigment d'origine bactérienne trouvé dans le sol et les sédiments des fonds marins, nommé Sunlit Sand. Teindre nos vêtements avec ces teintures naturelles représenterait un énorme progrès pour une industrie qui pollue actuellement la nature - comme la rivière Msimbazi en Tanzanie - avec des produits chimiques. Les teintures naturelles de Colorifix réduisent la pollution chimique de 80 % et, lorsqu'elles sont appliquées sur les tissus, nécessitent beaucoup moins de rinçages que les teintures synthétiques, ce qui permet d'économiser d'énormes quantités d'eau.

Ứng dụng công nghệ giải trình tự ADN để tạo thuốc nhuộm bền vững: Giải pháp của nhà chung kết Earthshot Prize

Năm nay, Colorifix đã thành công trong việc nhuộm các sắc xanh lá và cam, bổ sung vào bảng màu sắc từ tự nhiên. Từ màu đỏ rực của lông vẹt đến sắc xanh tím mộng mơ của cây chàm, thiên nhiên là một bữa tiệc sắc màu. Với dải quang phổ đủ làm hài lòng cả những tín đồ thời trang khó tính nhất, liệu có cách nào để sao chép tự nhiên tất cả những sắc thái này? Đây chính xác là điều mà công ty Colorifix (Anh) đang theo đuổi: một quy trình nhuộm vải sử dụng mã ADN của màu sắc trong tự nhiên và dạy vi sinh vật tái tạo chúng. Những người sáng lập Orr Yarkoni và Jim Ajioka được truyền cảm hứng từ chuyến nghiên cứu tới Nepal năm 2013, khi chứng kiến tác động độc hại của thuốc nhuộm hóa học tổng hợp lên các dòng sông ở Kathmandu. Một thập kỷ sau, Colorifix lọt vào vòng chung kết Giải thưởng Earthshot 2023 - giải thưởng môi trường toàn cầu do Hoàng tử William sáng lập. Chúng tôi đã có cuộc trao đổi với công ty để tìm hiểu sâu hơn về giải pháp giảm thiểu chất thải này và những thành tựu của họ kể từ khi bước vào ánh đèn sân khấu toàn cầu.

Làm thế nào để 'nuôi trồng màu sắc' từ thiên nhiên? Trước thế kỷ 19, thuốc nhuộm vải được chiết xuất từ thực vật và cây trồng tự nhiên, quần áo sặc sỡ khi đó được coi là mặt hàng xa xỉ. Theo lời CEO Yarkoni, Colorifix đang 'đưa ngành công nghiệp thời trang trở về cội nguồn' - nhưng với bộ công cụ thế kỷ 21 để khám phá những sắc tố mới. Quy trình bắt đầu bằng việc xác định một màu sắc thú vị được tạo ra tự nhiên bởi động vật, thực vật hoặc vi sinh vật. Thông qua các cơ sở dữ liệu công khai, các nhà khoa học tìm thấy 'hướng dẫn' tạo ra màu sắc đó trong mã ADN của sinh vật. Sau đó, họ chèn mã này vào các vi sinh vật được thiết kế sinh học như nấm men, được nuôi bằng đường và nitơ trong lò phản ứng sinh học, tương tự quy trình ủ bia. Theo thời gian, những 'nhà máy màu sắc vi mô' này có thể tạo ra hàng trăm đến hàng ngàn lít thuốc nhuộm. Cuối cùng, nội dung của bể lên men được bơm vào máy nhuộm tiêu chuẩn cùng với sợi, vải hoặc trang phục cần nhuộm.

Mở rộng quy mô nhuộm bền vững. 'Sự hỗ trợ từ Giải Earthshot không chỉ xác nhận tác động của giải pháp mà còn kết nối chúng tôi với mạng lưới cần thiết cho giai đoạn quan trọng tiếp theo', ông Andreas Andren, Trưởng phòng Phát triển Kinh doanh tại Colorifix cho biết. Các thí sinh chung kết - 15 người mỗi năm thuộc 5 hạng mục - tham gia chương trình tăng tốc 12 tháng của Giải thưởng, bao gồm kết nối với nhà đầu tư và hỗ trợ vượt qua rào cản. 'Công nghệ sinh học rất tuyệt nhưng nhìn chung tốn kém để vận hành và mở rộng', Andren giải thích. 'Một phần đổi mới chúng tôi phải triển khai là phần cứng để việc mở rộng công nghệ sinh học có thể cạnh tranh với sản xuất hóa chất thông thường. Việc phải giải quyết vấn đề này song song với phát triển công nghệ cốt lõi - quy trình nhuộm thực sự - chắc chắn là thách thức lớn nhất.'

Làm thế nào để cấp bằng sáng chế cho giải pháp 'tự nhiên'? Giải pháp của Colorifix tạo nên một trường hợp thú vị về sở hữu trí tuệ (IP). Việc cấp bằng sáng chế cho các sinh vật được tái tạo bằng công nghệ ADN rất phức tạp, vì vậy công ty đã thay vào đó cấp bằng sáng chế cho quy trình sản xuất, lắng đọng và cố định thuốc nhuộm trên vải. 'Để gặt hái mọi lợi ích từ công nghệ của chúng tôi, như tính linh hoạt và cân bằng chi phí, một xưởng nhuộm sẽ cần lắp đặt lò phản ứng sinh học độc quyền của chúng tôi tại chỗ', Andren nói.

Công ty có đang vấp phải sự phản đối từ các doanh nghiệp hiện tại trong ngành? 'Chúng tôi đang nhận được nhiều sự chú ý hơn từ các nhà sản xuất hóa chất tổng hợp', ông chia sẻ. 'Có những điều tốt, có những điều không mấy tốt; nhưng việc họ bắt đầu quan tâm chắc chắn là dấu hiệu cho thấy chúng tôi đang đi đúng hướng.' Colorifix hiện có năng lực hoạt động tại châu Âu và Nam Mỹ - trải rộng trên nhiều nhà sản xuất - và đặt mục tiêu hoạt động tại Nam Á trong vòng một năm. Họ đã hợp tác với các thương hiệu thời trang như Pangaia và Vollebak để đưa các sản phẩm nhuộm bằng công nghệ của mình ra thị trường và bắt đầu gia tăng nhu cầu về thuốc nhuộm bền vững xuyên suốt chuỗi cung ứng. Andren tiết lộ còn nhiều 'ông lớn khác trong danh sách hợp tác' - nhưng công ty vẫn giữ kín bài ở thời điểm hiện tại. Điều tương tự cũng áp dụng cho những màu sắc mới mà họ đang phát triển. Tuy nhiên, ông tiết lộ họ đã thành công trong việc nhuộm màu xanh lá và cam trong nửa đầu năm. Đội ngũ cũng đang mở rộng ứng dụng sang các vật liệu mới, bao gồm Spiber làm từ protein tơ nhện và Circulose, một loại bột cellulose thay thế. Những màu sắc mới sẽ gia nhập bảng màu chính của Colorifix gồm ba sắc tố: một được phát hiện trong cây chàm; một màu khác là Blushing Rose do vi khuẩn dưới nước tạo ra; và sắc tố thứ ba có nguồn gốc từ vi khuẩn được tìm thấy trong đất và trầm tích biển sâu, có tên Sunlit Sand. Việc nhuộm quần áo bằng những thuốc nhuộm tự nhiên này sẽ đánh dấu bước tiến lớn cho một ngành công nghiệp hiện đang gây ô nhiễm và 'nhuộm màu' thiên nhiên - như dòng sông Msimbazi ở Tanzania - bằng hóa chất. Thuốc nhuộm tự nhiên của Colorifix giảm 80% ô nhiễm hóa học và khi ứng dụng trên vải, chúng cần ít công đoạn giặt hơn nhiều so với thuốc nhuộm tổng hợp, từ đó tiết kiệm lượng nước khổng lồ.