Membuat pewarna tanpa bahan kimia berbahaya

Ketika dibuat pertama kali oleh Jacob Davis dan Levi Strauss tahun 1873, celana denim Levi's diwarnai oleh bahan pewarna indigo yang berasal dari tumbuhan.

Namun sejak 1882, indigo dibuat dari bahan sintetis dan prosesnya melibatkan minyak bumi dan bahan beracun seperti formaldehida dan sianida.

Indigo juga tidak larut oleh air, maka untuk mencairkannya dimasukkan bahan beracun lagi - yang korosif dan berbahaya bagi pekerja dan biota laut.

Sebuah firma bioteknologi di San Francisco, Tinctorium, mulai menggunakan bakteri yang disusun secara genetis untuk meniru cara kerja tumbuhan indigo asal Jepang Polygonum tinctorium dalam mempertahankan warna.

"Jika kita meletakkan bakteri di tempat yang tepat, mereka bisa tumbuh untuk meghasilkan produk pewarna dalam skala yang cukup dan berkelanjutan sehingga kita tak tergantung pada minyak bumi," kata salah satu pendiri dan direktur Tinctorium Michelle Zhu.

Perusahaan ini sudah memproduksi benang dan kini sedang membuat denim dalam proses selama dua tahun, yang diharapkan bisa bersaing dengan metode yang ada sekarang, baik dalam biaya maupun harga jual.

Tinctorium bukan satu-satunya perusahaan yang berusaha mengganti bahan kimia berbahaya.

Di Prancis, perusahaan bernama Pili menyatakan menggunakan proses fermentasi biologis yang dalam satu ton bisa menghemat 100 ton minyak bumi dan 10 ton bahan kimia.

"Alih-alih memakai minyak bumi sebagai bahan mentah, kami menggunakan karbon yang dapat diperbarui seperti sampah pertanian yang diubah dengan organisme mikro dan bukan dengan bahan kimia yang korosif," kata direktur kreatif Marie-Sarah Adenis.

"Proses ini menggunakan air seperlima, serta energi sepersepuluh dari yang biasa karena mikroba bekerja dalam suhu ruang."

Pili baru akan menggunakan produk ini dalam skala komersial tahun 2021.

Perusahaan Inggris Colorifix sudah bekerjasama dengan pabrik tekstil seperti Forster Rohner (Swiss) dan Arvind (India) serta perusahaan pakaian H&M.

Colorifix didirikan tahun 2016 oleh James Ajioka, Orr Yarkoni dan David Nugent menyusul kunjungan mereka ke Kathmandu untuk mengembangkan sensor biologis guna mendeteksi arsenik di air minum.

"Kami berkeliling kota dan melihat air serta danau semua beracun. Di Kathmandu, industri tekstil membuang limbah mereka ke sungai, dan kebanyakan asalnya dari pewarna tekstil," kata Ajoka.

Ajioka pernah merancang mikroba untuk memproduksi warna, dan sesudah perjalanan ke Kathmandu itu, rancangannya dikembangkan lebih lanjut dan lahirlah Colorifix.

Tinctorium menggunakan gen tanaman untuk membuat mikroba menghasilkan warna, sedangkan Colorifix menggunakan metode lebih beragam.

"Kami mengambil bulu burung beo, mengambil sel-sel di ekornya lalu melihat kode DNA yang membuat warnanya jadi merah," kata Yarkoni.

"Semua kehidupan menggunakan DNA, tetapi ini berbeda pada setiap makhluk hidup, maka kami cari perbedaan ini dan gunakan di organisme mikro yang dikembangkan agar bisa menghasilkan pigmen warna yang sama dengan burung beo. Kami mulai dengan menggunakan gula dan nitrogen," katanya.

"Caranya adalah dengan fermentasi. Sama dengan proses membuat minuman beralkohol, bedanya yang kami hasilkan adalah pigmen warna."

Salah satu keuntungan fermentasi: unit dasarnya adalah gula yang banyak tersedia dan pembuatannya tidak membutuhkan infrastuktur raksasa.

Keuntungan lain, tak seperti teknologi pewarnaan lain, produk ini bisa digunakan untuk berbagai macam bahan.

"Misalnya, bahan polyester dan katun butuh tipe pewarnaan dan pencelupan berbeda dengan mesin berbeda. Kebanyakan pabrik pakaian memakai polycotton, dan jika tidak menenun dengan benang yang sudah diwarnai terlebih dulu, berarti harus dicelup dua kali," kata Dr. Orr.

"Kami bisa mewarnai polycotton. Artinya jumlah air yang dipakai sudah berkurang setengahnya. Demikian pula dengan jumlah bahan kimia dan emisi karbonnya."

Bakteri bahkan digunakan sebagai pewarna rambut, sekalipun ini masih dalam tahap yang sangat awal.

Mahasiswa dari University of Manchester memenangkan sebuah kompetisi untuk merancang secara genetis bakteri E. coli untuk menghasilkan protein yang bisa mewarnai, memperbaiki dan memperkuat rambut.

University of Cambridge dan perusahaan bioteknologi Belanda Hoekmine kini sedang mencoba memutasi bakteri agar bisa menghasilkan pewarnaan struktural - warna yang terbentuk karena geometri permukaan, dan bukan pigmen.

Warna seperti ini antara lain ada pada burung merak dan kupu-kupu.

Para peneliti mengubah dimensi bakteri dan kemampuan mereka untuk berpindah sehingga mengubah gelombang cahaya yang mereka pantulkan sehingga menghasilkan warna yang berbeda.

Silvia Vignolini dari Departemen Kimia Cambridge mengatakan teknik ini bisa menghasilkan pigmen yang mudah diproduksi dalam jumlah besar dan bisa berubah warna sesuai permintaan.

"Ini masa depan yang sangat baik bagi cat yang bisa terurai secara biologis untuk mobil dan dinding kita, "kata Dr. Vignolini, "cukup dengan menumbuhkan warna dan penampilan yang kita kehendaki."