Analytische Verifizierung der Verarbeitung von Baumwolle zur Evaluierung der Machbarkeit einer Herkunftsdatenbank von Textil‐Baumwolle
Projektdurchführung
Agroisolab GmbH
Prof.-Rehm-Str. 6
52428 Jülich
Zielsetzung und Anlass des Vorhabens
In einem „Proof of Concept“ wurde ausgetestet, ob die Signaturen der stabilen Isotope der Bioelemente (COHNS) in verarbeiteter Baumwolle (Textilien) weiterhin geeignet sind, geografische Herkunftsinformationen zu liefern. Dazu wurden Baumwollreferenzen verschiedenen typischen Verarbeitungsprozessen unterworfen und die Einflüsse auf die stabilen Isotope der Bioelemente ausgetestet.
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten Methoden
Das Projekt setzt sich aus 4 Arbeitsschritten zusammen, welche 1. Die Probennahme, 2. Die Verarbeitung der Baumwolle, 3. Die Analytik und 4. Die Evaluation / Statistik / Außendarstellung umfassen. Die Probennahme und Verarbeitung wurde im Wesentlichen von der Hochschule Niederrhein ermöglicht. So konnten deren Kontakte genutzt werden, die notwendigen Referenzen zur Durchführung des Projektes zu erhalten. Darauf aufbauend wurden zehn unterschiedliche Verarbeitungsschritte der Referenzbaumwolle durchgeführt. Die Agroisolab GmbH hat sowohl die Entwicklung der Extraktionsprotokolle als auch die Analytik insbesondere die Stabil-Isotopen-Analytik übernommen und abschließend die Evaluation der Ergebnisse durchgeführt. Neben der Analyse der verarbeiteten Baumwolle wurde zeitgleich eine erste Herkunftsdatenbank für Baumwolle angelegt.
Ergebnisse und Diskussion
- Die Extraktion mit Dichlormethan und Methanol ist im Vergleich ein optimaler Ansatz die verarbeitete Cellulose zur Messung vorzubereiten.
- Bei den typischen Grund-Verarbeitungsstufen d.h. Waschen, Kochen, Bleichen und Färben ist in der Regel kein Verarbeitungseffekt in den Isotopenmustern von Wasserstoff, Kohlenstoff und Sauerstoff nachweisbar.
- Das entwickelte Extraktion-Protokoll ist effektiv, um eingetragene Chemikalien/Materialien
insbesondere Pigmente oder Harnstoff-Derivate (Pflegeleicht) zu minimieren (Kohlenstoff) bzw. zu eliminieren (Wasserstoff, Sauerstoff).
- Die Aufarbeitung von Flammschutzproben ist derzeit als problematisch zu bewerten. So sind die Isotopenwerte von Sauerstoff insbesondere beim permanenten Flammschutz stark maskiert. Dies ist eine Auswirkung des eingetragenen Phosphats durch die flammschutzausrüstung, welche derzeit nicht reversibel ist.
- Die Isotopensignatur von Stickstoff (δ15N) kann nur in den ersten Verarbeitungsstufen (Waschen, Kochen, Bleichen, Merzerisieren) der Baumwolle genutzt werden. Insbesondere die typischen stickstoffhaltigen Färbungen (Azo-Farbstoffe) maskieren die Signatur vom Stickstoff irreversibel.
- Die Isotopensignaturen des Schwefels sind derzeit nach der Verarbeitung der Baumwolle nicht mehr nutzbar.
- Das quantitative Screening der Multi-Element-Zusammensetzung (z. B. Rb) ist nach dem derzeitigen Kenntnisstand nicht geeignet, in verarbeiteter Baumwolle als zusätzlicher Herkunftsindikator genutzt werden zu können. Schon die erste Aufarbeitung (Waschung) kann zu signifikanten Änderungen der Zusammensetzung führen.
- Die δ 2H Isotopensignaturen in der nitrierten Cellulose sind derzeit aufgrund der unspezifischen Variation für eine Herkunftsbestimmung in verarbeiteten Textilien nicht nutzbar.
- Basis Verarbeitungsschritte, wie Waschen, Kochen, Bleichen und Merzerisieren haben keinen signifikanten Einfluss auf die Isotopensignaturen von Kohlenstoff, Sauerstoff, Wasserstoff und Stickstoff (COHN). Eine komplexere Ausrüstung der Textilien bzw. ein größerer Eintrag von Fremdsubstanzen erschweren zwar die Herkunftsdifferenzierung, die Herkunftssignatur ist jedoch in der Regel nicht vollständig aufgehoben.
- Die Auswertung der ersten Herkunftsdatenbank für Baumwolle mit 100 Referenzen aus 17 Ländern zeigt, dass eine gute Diskriminierungsgrundlage (90 %) gegeben ist, die stabilen Isotope zur Herkunftsüberprüfung einzusetzen.
Fazit
Im Projekt konnte bestätigt werden, dass die stabilen Isotope auch nach der Verarbeitung der Baumwolle weiterhin robuste Herkunftssignaturen liefern. Jedoch werden diese Herkunftssignaturen insbesondere durch komplexere Ausrüstung bzw. Eintrag von Fremdsubstanzen vermehrt maskiert. Dies kann durch eine angepasste Extraktion zumindest minimiert werden. Die Grundlagen des Aufbaus einer Herkunftsdatenbank für Baumwolle und deren Textilien sind entsprechend gegeben.