前沿

李青　朱崇愷

環保時裝新世界

天然染料染成的毛線

你最喜歡什么顏色？喜慶紅、經典黑、還是尊貴黃。你是否留意過周圍朋友穿衣的顏色？如果沒有了這些色彩，我們的生活會變得很乏味。

你知道全世界每年要制造多少件衣服嗎？1000億件。

做一條牛仔褲需要消耗7000升水。為了給這些布料染上各種漂亮的顏色，每年要消耗大約5萬億升水，有3500種化學成分被排入江河湖海。時裝業成為繼石油、農業之外的第三大污染源，染色排出的污水占到全球工業污水的20%，嚴重損害著包括人類在內的所有生物賴以生存的水資源。在中國，70%的江、湖已被這樣的廢水所污染。

人類自進入農業社會、形成了定居的生活方式之后，便開始從大自然的色彩王國里獲得靈感，學習使用顏色來裝點自己的生活。比如，在埃及古墓里就發現了彩色的織物;在古洞穴里發現了用從赭石提取出來的黑、白、黃、紅等顏色創作的壁畫。起初，人類使用蔬菜、樹木、亞麻、昆蟲等動植物身上提取的天然染料給織物上色。后來，由于工業革命提高了紡織業的效率，天然染料已遠遠不能滿足工業化生產的需求。于此同時，人類對煤炭和焦油的研究有了突破，于是就出現了便宜易用的石化合成染料。直到現在，合成染色工藝仍然被廣泛用于制衣和染色行業。而我們為此付出了看不見的昂貴代價。

我們如何減少時裝業帶來的危害呢？一是適度消費，二是如果需要，可以買樣式經典、耐穿耐用的，或者二手服裝。此外，我們還必須找到能取代石化染料的環保材料。慶幸的是，近些年有不少科學家回歸自然，開始進行生物染色技術的變革。他們從自然界提取天然色素，把制造色素的說明信息進行基因編碼，再轉移到經過生物工程改造過的微生物上，通過這些攜帶色素基因的微生物培養出所需要的各種顏料，并把顏色附著到布料上。利用生物染色技術，能避免使用有毒化學物質，減少水和能源的消耗。雖然這種技術目前還處于起步階段，但一旦成熟，將會帶給我們一個環保的時裝新世界。

數據有了“DNA”

生物體內以DNA的形式包含了自己的“組裝說明”，但非生物就沒有這么“方便”了。例如，當你想3D打印某個物體時，需要有相應的數據和指令。若你幾年后想再次打印同一物體，仍然需要先找到原始的數據，因為物體本身不能存儲這些信息。

蘇黎世聯邦理工學院化學系教授羅伯特·格拉斯（RObert Grass）與以色列計算機科學家亞尼夫-埃利希（Yaniv Erlich）合作，找到了幾乎可以在任何物體中存儲大量信息的方法。“通過這種方法，我們可以將任何數據以DNA的形式置入微型玻璃珠中，然后將玻璃珠嵌在物體內，這樣在幾十年甚至幾個世紀后，都可以直接從物體自身讀取這些信息”，格拉斯解釋說。這種方法理論上可以在1克DNA中存儲215000TB的數據。

和生物體一樣，這種新技術可以將信息一代一代地傳遞下去——科學家們在實驗中從樣品兔子模型中取出“DNA”，檢索其打印說明，然后以此打印全新的兔子。他們將此過程重復了5次，創造出原始兔子模型的“曾曾曾孫”。

科學家們還嘗試了用該技術將1份文件（1.4兆字節）存儲在玻璃珠內，然后將其嵌入普通眼鏡的鏡片中。埃利希說：“從理論上講，一副這樣的眼鏡可以輕松通過安檢，將信息從一個地方傳送到另一個地方。”玻璃珠還可以被隱藏在任何不經過高溫過程的塑料物體中，包括環氧化物、聚酯、聚氨酯和硅樹脂等。

包含了自身打印信息的3D打印兔子

來自食物的可再生黏合劑

“人們每天接觸的消費品幾乎都使用了黏合劑。而幾乎所有這些電子產品和其他消費品所用的膠合物都是從石油中提煉出的，不易降解，并有一定毒性。為了給后代留下一個更好的星球，創造新的黏合劑就是途徑之一。”美國普渡大學理學院實習副教授古德倫·施密特（Gudrun Schmidt）說。他所在的研究團隊希望找到與貝類黏附在巖石上所用的有機黏合材料相近的物質。科學家們選擇用堅果、水果和植物等食物中的提取物來合成想要的化合物。

施密特說：“我們已經開發出了無毒且可降解的高性能、可調節的黏合劑。例如，玉米醇溶蛋白和單寧酸的某些組合可以發生反應，生成高性能的膠黏劑，該膠黏劑可以用于家具和其他家用物品的黏合，而不會像其他黏合劑一樣含有甲醛。如果未來我們能夠普及這種從生物或食品材料中提取制作的黏合劑，將對人體健康產生很大的好處。”此外，這類膠粘劑還可用于包裝紙箱、化妝品和膠合板等建筑材料。

從食物中可以提取與貝殼分泌物成分接近的黏合劑