Luontopohjaisten väriaineiden ja niiden eri sovellusten kehittäminen vaatii monitieteistä lähestymistapaa ja eri tutkimuslaitosten erikoisosaamista. BioColour-konsortio tutustui vuoden 2019 lopulla biokemian, muotoilun sekä bioteknologian tutkimukseen Aalto-yliopistossa ja VTT:llä.
Biokemian innovaatioilla uusia värin lähteitä ja teknisiä ominaisuuksia
Aalto yliopiston biotuotteiden ja biotekniikan laitoksella Aalto Bio2:ssa keskitytään vihreään kemiaan ja bioteknologian avulla luonnosta kehitettyihin ratkaisuihin. Tapani Vuorisen johtaman BioColour-tutkimustiimin keskeisenä tutkimuskohteena on metsäteollisuuden sivutuotteiden hyödyntäminen väriaineiden tuotannossa. Kuusen ja pajun kuori sekä puun kuitujen sidosaineena toimiva ligniini voisivat olla lähteitä keltaisen ja punaisen sävyille sekä ruskeille ja mustille väreille. Tutkimuksen kohteena on väriaineiden erottamisen lisäksi värin muodostumisen kemialliset reaktiot sekä väriaineen ja materiaalin väliset vuorovaikutukset, joita hallitsemalla voidaan vaikuttaa värisävyihin ja tuottaa niitä myös sekoittamalla eri yhdisteitä.
Puusta eristettävä lignoselluloosa sisältää värjäävien ominaisuuksiensa lisäksi monia muitakin hyödyllisiä ominaisuuksia, joita Monika Österberg tiimeineen tutkii. Ligniinillä on muun muassa kyky torjua UV-säteilyä. Tämän kaltaisia ominaisuuksia hyödyntämällä voidaan kehittää biopohjaisia myrkyttömiä pintakäsittelyjä tekstiileille ja luoda lisäarvoa omaavia toiminnallisia materiaaleja.
Konsortiomme pääsi myös tutustumaan Ioncell-tekstiilikuidun valmistukseen, joka on yksi merkittävistä Aalto-yliopiston biokemian ja Helsingin yliopiston yhteistyönä kehitetyistä innovaatioista. Ioncell-tekniikka hyödyntää selluloosan liotuksessa ionista nestettä, jonka avulla paperimassasta tai käytetyistä tekstiileistä voidaan märkäkehruumenetelmällä tuottaa uusia kestäviä tekstiilikuituja. Ioncell-tekniikalla on mahdollisuus mullistaa tekstiilien kierrätys ja uudelleenkäyttö, samoin kuin värien uudelleenkäyttö. Värillisestä tekstiilijätteestä valmistetussa kuidussa voidaan hyödyntää suoraan raaka-aineen väri, ja näin lopputuotetta ei tarvitse välttämättä enää värjätä uudelleen.
Bioväreillä uutta estetiikkaa ja kestävyyttä muotoiluun
Aallon taiteiden ja suunnittelun korkeakoulussa tutkijat ja opiskelijat pohtivat, millaista tulevaisuuden muotoilu tulee olemaan. Väri on oleellinen osa materiaalista ympäristöämme, ja sen lähteiden ja käyttötapojen kriittinen tarkastelu osana muotoiluprosessia mahdollistaa uudenlaisten visuaalisuuksien syntymisen. Keskeisenä kysymyksenä on, millainen olisi kestäviin tuotantoperiaatteisiin pohjaava värimaailma ja miten se tulisi laajemmin käyttöön esimerkiksi vaateteollisuudessa. Biopohjaisten värien käyttö aikaansaa tuotteisiin värin sävyn lisäksi sen pysyvyyteen ja esimerkiksi tasaisuuteen liittyviä uusia ominaisuuksia, jotka tulee ottaa huomioon suunnittelussa.
Kirsi Niinimäen ja työelämäprofessori Julia Lohmannin johtama Aalto ARTS:in tutkimustiimi tutkii ja tarkastelee myös sitä, miten biovärit ja niiden arvoketjut voivat tulla hyväksytyksi ja käyttöönotetuksi yhteiskunnan, yritysten ja kuluttajien tahoilta. Tekemällä biovärien sosiaalisia ja ekologisia merkityksiä näkyväksi ja tuomalla niitä kriittiseen yhteiseen tarkasteluun, voidaan aikaansaada kulttuurisia edellytyksiä biovärien laajemmalle käyttöönotolle.
Uusia väriaineiden tuotantomenetelmiä sienistä ja mikrobeista
Teknologian tutkimuskeskuksessa (VTT) Merja Penttilä johtaa tiimiä, joka kehittää synteettiseen biologiaan perustuvia biopohjaisten väriaineiden tuotantomenetelmiä. Esimerkiksi sienten, homeiden ja mikrobien tuottamia yhdisteitä voidaan eristää väriaineiksi. Geenitekniikka mahdollistaa näiden väriyhdisteiden muokkaamisen haluttuun suuntaan ja muun muassa mahdollisten toksisten yhdisteiden muodostuminen voidaan eliminoida. VTT:llä on hyvät mahdollisuudet tutkia myös mikrobeihin ja erilaisiin bioteollisuuden sivuvirtoihin perustuvien prosessien skaalaamista suuremmaksi vastaamaan teollisen tuotannon vaatimia väriainemääriä. Tuotannon skaalautuvuuden – samoin kun uusien värin lähteiden ja niiden sosiaalisen hyväksynnän – tutkiminen on olennaista matkalla kohti bioväriaineiden laajempaa käyttöä ja kestävämpää väriaineteollisuutta.
Teksti ja kuvat: Riikka Alanko, vuorovaiktuusvastaava
