Znajdź zawartość

Uprane bez płynu zmiękczającego bawełniane ręczniki, które naturalnie wyschną, twardnieją. Dotąd nie było wiadomo, czemu się tak dzieje, ale japońscy naukowcy z Kao Corporation i Uniwersytetu Hokkaido uważają, że rozwiązali tę zagadkę. W ramach wcześniejszych badań grupy badawcze z Kao Corporation sugerowały, że chodzi o związaną wodę. Woda związana to ta część wody, która jest stosunkowo trwale połączona z "produktem". Znajduje się w bezpośrednim sąsiedztwie substancji rozpuszczonych/zawieszonych i ma zmniejszoną aktywność. Japończycy przedstawili model teoretyczny, w którym woda związana pozostająca na powierzchni bawełny prowadzi do sieciowania pojedynczych włókien na drodze adhezji kapilarnej. W najnowszym badaniu, którego wyniki ukazały się w Journal of Physical Chemistry C, akademicy donieśli o bezpośrednich obserwacjach wody związanej na powierzchniach bawełnianych. W ten sposób zapewnili silne dowody na potwierdzenie modelu Kao Corporation. Ekipa, której skład uzupełnił Ken-ichiro Murata z Uniwersytetu Hokkaido, zastosowała mikroskop sił atomowych oraz spektroskopię w podczerwieni połączoną z mikroskopią sił atomowych (AFM-IR). Dzięki temu można było badać wodę związaną na powierzchniach bawełnianych na poziomie molekularnym. Obserwacje AFM wskazywały na istnienie na powierzchni lepkiej substancji, która nie jest celulozą, głównym składnikiem bawełny. To stanowiło zaś wskazówkę, że występuje tam woda związana, powodująca adhezję kapilarną. W dalszych eksperymentach widma AFM-IR naturalnie wysuszonych powierzchni bawełnianych wykazały dwa charakterystyczne piki. Gdy wodę usunięto, piki te całkowicie znikały. Widma z dwoma pikami sugerują, że woda związana przybiera dwa różne stany na granicy faz powietrze-woda i woda-bawełna. Na granicy faz powietrze-woda pod wpływem powietrza i oddziaływań hydrofobowych następuje wzmocnienie wiązań wodorowych między cząsteczkami wody, a na granicy włókien bawełnianych i wody obserwuje się wiązanie z grupami hydroksylowymi, -OH, celulozy. Eksperymenty pokazały, że woda związana jest obecna na powierzchniach bawełnianych i przyczynia się do pewnych właściwości dynamicznych, takich jak sztywność pośredniczona przez adhezję kapilarną. Sądzono, że środki zmiękczające do tkanin zmniejszają tarcie między włóknami bawełny. Nasze wyniki wskazujące na udział wody związanej w twardnieniu tkanin zapewniają jednak nowy wgląd w działanie tych produktów. To z kolei pozwala nam opracować lepsze czynniki, formuły i systemy - podsumowuje Murata. « powrót do artykułu

Naukowcy opracowali nowy rodzaj bawełny, która samooczyszcza się pod wpływem światła słonecznego. Wygląda więc na to, że kiedy w przyszłości pobrudzimy się na dworze, nie trzeba nawet będzie zdejmować ubrania, bo po upływie niezbyt długiego czasu wszystko (brud i bakterie) samo zniknie. Słowo pranie zmieni znaczenie, bo spodnie, bluzy i swetry nie będą trafiać do wody, ale od razu na sznurki. Mingce Long i Deyong Wu, których artykuł ukazał się w piśmie Applied Materials & Interfaces, tłumaczą, że czyszczenie bawełny za pomocą światła widzialnego jest możliwe dzięki zastosowaniu powłoki z kompozytu tlenku tytanu(IV) modyfikowanego azotem (N-TiO2) oraz jodku srebra (AgI). Właściwości fizyczne wynalazku przetestowano za pomocą wielu różnych metod, w tym rentgenografii strukturalnej, mikroskopii skaningowej czy rentgenowskiej spektrometrii fotoelektronów XPS. Funkcjonowanie fotokatalityczne materiału (azot był materiałem domieszkującym indukującym fotokatalizę w świetle widzialnym) sprawdzano za pomocą oranżu metylowego. Znaczną poprawę właściwości fotokatalitycznych tkaniny AgI–N–TiO2, w porównaniu do bawełny powlekanej tylko tlenkiem tytanu(IV), można przypisać efektowi synergistycznemu AgI oraz N-TiO2 (akademicy tłumaczą, że na styku półprzewodników dochodzi do separacji par elektron-dziura). Aktywność fotokatalityczna bawełny AgI–N–TiO2 utrzymuje się po kilku cyklach "naświetlania". Co więcej, powłoka wytrzymuje zwykłe pranie i suszenie. Za pomocą rentgenografii strukturalnej przed i po reakcji ustalono, że jodek srebra jest stabilnym elementem kompozytu. Duet naukowców podkreśla, że już wcześniej wychodzono z propozycjami samoczyszczących się bawełn, ale zawsze wymagało to wystawienia na oddziaływanie promieniowania ultrafioletowego. Long i Wu powlekali tkaninę nanocząstkami kompozytu AgI–N–TiO2. Zademonstrowali, że na słońcu materiał usuwa oranż metylowy.

Już wkrótce niewygodne kombinezony ochronne czy odkażanie po opuszczeniu obfitującego w bakterie czy niebezpieczne związki chemiczne rejonu mogą zastąpić ubrania z samoczyszczącej się bawełny. By tak się stało, wystarczy je wystawić na oddziaływanie światła. Nowa tkanina może znaleźć zastosowanie w odzieży ochronnej dla pracowników służby zdrowia, przetwórstwa spożywczego czy rolników, a także personelu wojskowego – wyjaśnia Ning Liu z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Davis. Liu zaimpregnowała bawełnianą tkaninę kwasem 2-antrachinonokarboksylowym (ang. 2-anthraquinone carboxylic acid, 2-AQC). Tworzy on mocne wiązania z wchodzącą w skład bawełny celulozą, dlatego w odróżnieniu od obecnie stosowanych samoczyszczących czynników, trudno go zmyć lub sprać. Co ważne, nie dochodzi do zmiany właściwości tkaniny (wcześniej się to nie udawało). Po ekspozycji 2-AQC na światło powstają reaktywne formy tlenu, np. rodnik wodorotlenowy (in. hydroksylowy, •OH) czy nadtlenek wodoru (H2O2), które zabijają bakterie i rozkładają związki organiczne, takie jak pestycydy. Naukowcy podkreślają, że choć 2-AQC jest stosunkowo drogi, istnieją tańsze zastępniki.

Bawełna zaimpregnowana srebrnymi nanoprzewodami i węglowymi nanorurkami to nowy pomysł na uzyskanie prostego i bardzo skutecznego przenośnego urządzenia do uzdatniania wody. Yi Cui z Uniwersytetu Stanforda tłumaczy, że wystarczy zanurzyć kawałek bawełny w roztworze z nanorurkami i nanieść pipetą krople ze srebrnymi przewodzikami, a potem grawitacja i słaby prąd elektryczny zrobią już swoje. Badanie pod skaningowym mikroskopem elektronowym ujawniło, że węglowe nanorurki przylegają do pojedynczych włókien, a nieco od nich cięższe srebrne kabelki tworzą pomiędzy nimi charakterystyczną siatkę. Nanocząstki sprawiają, że tkanina może przewodzić prąd. Prowadzi to do uszkodzenia błon komórkowych bakterii, poza tym srebro również działa sterylizująco. Gdy amerykański zespół przelał przez tak przygotowany materiał wodę zanieczyszczoną Escherichia coli, wyginęło 89% z nich. Po trzech przecedzeniach pozbywano się 98% bakterii. Cui i pozostali sprawdzili skuteczność swojego wynalazku na innych mikroorganizmach, ustalili też, że srebrne nanoprzewody nie wypłukują się do wody. Specjaliści podkreślają, że bawełniane rozwiązanie przyda się nie tylko w procesie odkażania wody, ale także w różnych gałęziach przemysłu, gdzie tworzenie biofilmu (ang. biofouling) przynosi wymierne straty.

Czy można sobie wyhodować ekologiczne opakowanie? Okazuje się, że tak. Wystarczy odrobina rolniczych odpadów, grzybnia i odpowiednia forma. Mycobond to nowy materiał kompozytowy, w którego skład wchodzą m.in. łuski ryżu i gryki czy włókna drzewne, oraz grzybnia. Odpady stanowią dla grzybów pożywkę. By opakowanie miało odpowiedni kształt, całość należy umieścić w przygotowanej na zamówienie plastikowej formie. Wymagane są również zaciemnienie oraz temperatura pokojowa. Autorzy opisywanego rozwiązania, studenci Rensselaer Polytechnic Institute Gavin McIntyre i Eben Bayer, wyjaśniają, że aby wyprodukować ich materiał, zużywa się zaledwie 1/8 energii potrzebnej przy wytwarzaniu tradycyjnej pianki (np. ekspandowanej pianki polistyrenowej), a emisja dwutlenku węgla stanowi 1/10 generowanych zwykle ilości. Panowie skupili się na dostępnych regionalnie produktach ubocznych. Wg nich, w Chinach czy Teksasie biopudełka powstawać będą głównie z odpadów bawełnianych, podczas gdy w Hiszpanii czy Wirginii ludzie spożytkują raczej łuski soi i ryżu. Grzybowych opakowań nie sterylizuje się suchym gorącym powietrzem, lecz olejkami: cynamonowym, tymiankowym, z oregano i trawy cytrynowej. Amerykanie śmieją się, że przez to w hali produkcyjnej pachnie jak w kuchni podczas pieczenia pizzy. Proces biologicznej dezynfekcji naśladuje naturę, wykorzystując związki chemiczne, które u roślin wyewoluowały przed setkami lat, by zahamować wzrost mikrobiologiczny – tłumaczy McIntyre. Po uzupełnieniu procesu olejkiem z kory cynamonowca cejlońskiego autorzy metody mają nadzieję, że będzie można centrom dystrybucji czy klientom detalicznym udostępniać zestawy do produkcji ekologicznych materiałów opakowaniowych na własną rękę. Przed 3 laty McIntyre i Bayer założyli firmę Ecovative Design, która ma im pomóc w komercjalizacji w pełni biodegradowalnego produktu o nazwie handlowej EcoCradle. Ze względu na dużą wytrzymałość materiał doskonale nadaje się do zabezpieczania ciężkich obiektów, można w nim też z powodzeniem przechowywać żywność. Po dostarczeniu pod drzwi odbiorcy pudełko rozłoży się w przydomowym kompostowniku lub w mulczu uprawy konserwującej. Nic złego się też nie stanie, gdy opakowanie wyrzucimy w całości na klomb czy trawnik – w końcu to nie plastik ani papier...

Naukowcy z Texas A&M University uzyskali nasiona bawełny pozbawione toksycznego gossypolu. Uważają, dzięki nim będzie można wyżywić miliony głodujących ludzi. W nasionach bawełny występuje dużo białka (22%). Nie dało się go jednak wykorzystać, ponieważ gossypol, pigment chroniący gospodarza przed insektami i zwierzętami roślinożernymi, może uszkadzać wątrobę i serce, prowadząc do niebezpiecznie niskiego poziomu potasu we krwi. Ze związkiem tym radzi sobie jedynie bydło, dysponujące 4 żołądkami, w których dochodzi do jego stopniowego rozłożenia. Posłużyliśmy się inżynierią genetyczną, by wyciszyć gen, który nakazuje nasionom, by wytwarzały gossypol – wyjaśnia dr Keerti Rathore. Uzyskane w ten sposób nasiona mogą być spożywane zarówno przez ludzi, jak i kury czy świnie. Wg Amerykanów, w ciągu 10 lat zostaną one wykorzystane w batonikach proteinowych, koktajlach, chlebach i ciastkach. Już teraz na świecie uprawia się tyle bawełny, że dzięki niej rocznie można by wykarmić 500 mln ludzi. Rośnie ona głównie w krajach Trzeciego Świata. Tamtejsi rolnicy na pewno będą zadowoleni, wykorzystując z bawełny praktycznie wszystko, co się da: włókna na tkaniny, a nasiona jako pokarm. Jądra nasion mają orzechowy smak, warto je więc podawać po podprażeniu w wersji solonej. Pozbawioną gossypolu bawełnę wyhodowano po raz pierwszy w latach 50. Wtedy całkowicie wyłączono gen odpowiadający za wytwarzanie tej substancji, ale uprawy były całkowicie niszczone przez szkodniki. Dr Rathore znalazł sposób, by zablokować produkcję pigmentu wyłącznie w nasionach. Rośliny wyhodowane w tym roku na polach testowych Texas A&M University charakteryzowały się stabilnym wzrostem oraz bezpiecznym stężeniem gossypolu w nasionach. W przyszłości trzeba będzie sprawdzić, jak mają się sprawy z innymi odmianami bawełny oraz spełnić wszystkie wymogi formalnoprawne, by zarejestrować technikę. Olej z nasion bawełny jest od dawna wykorzystywany przy produkcji majonezów czy sosów sałatkowych. Teraz będzie można spożytkować wyrzucane dotąd jądra. Niewykluczone, że sporządzona z nich miazga stanie się dodatkiem do mąki pszennej i kukurydzianej, dzięki czemu staną się one bogatsze w białko.

Choć bawełna jest jedną z najważniejszych roślin uprawnych świata, mało kto zdaje sobie sprawę, że ludzkość wykorzystuje zaledwie część jej potencjału. Niewiele osób wie bowiem, że nasiona bawełny są doskonałym źródłem białka o wysokiej wartości odżywczej. Problem w tym, że są one jednocześnie wysycone gossypolem - pigmentem o właściwościach toksycznych dla człowieka. Już wkrótce bawełna może jednak stać się rośliną spożywczą - wszystko dzięki badaniom prowadzonym przez instytucję Texas AgriLife Research. Pomijając zawartość gossypolu, bawełna jest niemal idealnym pokarmem dla głodujących narodów. Nie wymaga dużej ilości wody, a oprócz pożywnych nasion wytwarza także włókno o szerokim zakresie zastosowań. Nie dziwi więc fakt, iż naukowcy od dłuższego czasu próbują wyhodować odmiany bawełny pozbawione szkodliwego dla ludzi związku. Wygląda na to, że ich wysiłki zaczęły przynosić pożądane efekty. Pierwsze wzmianki o nietoksycznej bawełnie pojawiły się w prasie specjalistycznej trzy lata temu. Dr Keerti Rathore z Texas AgriLife Research poinformował wówczas o stworzeniu zmodyfikowanych genetycznie krzewów, w których zablokowano szlak syntezy gossypolu. Ich nasiona zawierały pigment w ilości bezpiecznej dla człowieka, lecz w pozostałych częściach rośliny jego stężenie pozostawało wysokie. Jest to ważne, gdyż gossypol jest trucizną nie tylko dla człowieka - chroni on także przed wieloma szkodnikami. Od momentu wytworzenia nowej odmiany pełną parą ruszyły prace nad jej dostosowaniem do użytku przez rolników. Po pięciu pokoleniach od modyfikacji rośliny utrzymują swoje unikalne właściwości i jednocześnie radzą sobie bardzo dobrze w warunkach pola uprawnego. Wszystko wskazuje więc na to, że już niedługo mogą one zostać udostępnione farmerom.

Ian Gilligan z Australijskiego Uniwersytetu Narodowego podważył tradycyjne teorie na temat początków rolnictwa (Bulletin of the Indo-Pacific Prehistory Association). Twierdzi, że ludzie zaczęli uprawiać rośliny nie dla jedzenia, ale żeby uzyskać włókna do produkcji ubrań. W ten sposób wyjaśnia, dlaczego rdzenni mieszkańcy Australii aborygeni nigdy nie siali ani nie zbierali plonów. Nie potrzebowali ubrań, więc nie hodowali np. lnu czy bawełny... Antropolog uważa, że przypisywanie zwrotu ludzkości w kierunku rolnictwa poszukiwaniu nowych źródeł pożywienia nie ma sensu z kilku powodów. Nie tłumaczy np., dlaczego niektóre ludy zaczęły uprawiać rolę i hodować zwierzęta dopiero 10 tys. lat temu. Wg Australijczyka, lepszym wyjaśnieniem niż zapełnianie pustego żołądka jest klimat (i jego zmiany). W czasie ostatniego zlodowacenie na półkuli północnej było o 12-15ºC chłodniej niż obecnie. Dlatego zarówno zbieracze, jak i myśliwi musieli zadbać o odpowiednią wielowarstwową garderobę. Najlepsze do tego celu okazały się zwierzęce skóry i futra. Kiedy jednak mróz zelżał, ludzie poszukiwali cieńszej i bardziej przewiewnej odzieży. Nastała więc era włókien roślinnych (lnu, bawełny i konopi) oraz wełny z owiec i kóz. Jednocześnie ubiór zmienił swoje funkcje. Przestał zapewniać li tylko ochronę przed chłodem, a stał się raczej formą ozdoby i manifestowania tożsamości. Gilligan podkreśla, że w Australii, a nawet na Tasmanii, nigdy nie było na tyle zimno, by aborygeni musieli nosić kilka warstw ubrań. W najsurowszym klimacie było tylko o 6-8ºC chłodniej niż we współczesnych czasach. Dlatego ludzie chodzili nago, a jeśli już coś na siebie wkładali, było to coś cienkiego, jak np. wykorzystywana podczas ostatniej epoki lodowcowej narzutka na ramiona z futra walabii. Poza tym dekoracje malowano bezpośrednio na skórze. Australijczyk sądzi, że polowanie i zbieractwo były o wiele skuteczniejszymi, pewniejszymi i elastycznymi formami zdobywania pożywienia niż uprawa roli. Aborygeni nie musieli się nigdy martwić, skąd wezmą następny posiłek i mieli o wiele więcej wolnego czasu od pierwszych rolników.

Bawełna kojarzy się raczej z przyjemnymi w dotyku ubraniami czy tekstyliami obecnymi w domach, ale wkrótce stanie się może także bogatym źródłem pożywienia. Zwykła bawełna jest dla ludzi niejadalna, ponieważ w jej skład wchodzi gossypol. Karmi się nią np. bydło, które lepiej toleruje toksynę. Naukowcy z Texas A&M University stworzyli zmodyfikowaną genetycznie bawełnę, której nasiona zawierają bardzo mało (lub wcale) gossypolu. Stałyby się one źródłem białka dla milionów głodujących ludzi. Wysiłki Amerykanów opisano we wtorkowym wydaniu magazynu Proceedings of the National Academy of Sciences. Keerti Rathore z Institute for Plant Genomics and Biotechnology podkreśla, że gossypol nadal występuje w liściach i łodygach zmodyfikowanych roślin, by mogły się one bronić przed atakami owadów. Zmniejszono jego stężenie jedynie w nasionach. Wcześniej nierozważnie usunięto go ze wszystkich części roślin, które zostały zniszczone przez różne gatunki insektów. Na całym świecie rocznie produkuje się 44 mln ton bawełny. Uprawia się ją w 80 krajach. Dwadzieścia trzy procent nasion to białka — wylicza Rathore. Wyciska się z nich olej, a pozostałości przeznacza na paszę dla zwierząt. Po wyeliminowaniu gossypolu nasiona można by mleć na mąkę i używać jej do gotowania. Rathore mówi, że nie próbował bawełnianej mąki, ale inni badacze tak i twierdzili, że jest smaczna. Naukowcy oceniający prace genetyków z Teksasu podkreślają, że należy sprawdzić, czy modyfikacja eliminująca gossypol jest stabilna (nie zanika w następnych pokoleniach). Warto się też zastanowić, jak przełamać ludzki lęk przed żywnością modyfikowaną genetycznie. Wielu ekspertów uważa, że dla rolników z Afryki Zachodniej, którzy i tak obsadzają swoje pola bawełną, uprawianie odmiany z nasionami jadalnymi zarówno dla ludzi, jak i dla zwierząt byłoby czymś naprawdę korzystnym.