Väitöstutkimus etsii luonnosta ja biotuotannon sivuvirroista väriaineita tekstiileihin

Senni Heimalan intohimona on tehdä työtä, jolla on vaikutusta ja merkitystä. Väitöstutkimuksessaan hän on unelmiensa ytimessä Bioinnovaatiokeskuksen Bio-Dyes-projektissa, jossa kehitetään biopohjaisia väriaineita tekstiiliteollisuudelle. Projektissa Aalto-yliopisto ja Luonnonvarakeskus (Luke) yhdistävät vahvan osaamisensa kemian ja tekstiilisuunnittelun sekä biologian ja maatalouden alueilta.

Tekstiileistä kiinnostunut Heimala valmistui kemian tekniikan diplomi-insinööriksi keväällä 2023. Diplomityössään hän perehtyi Ioncell-kuituihin ja niiden laatuarviointiin. 

”Diplomityön myötä innostuin tekstiilitutkimuksesta entistä enemmän. Tekstiiliteollisuudella on valtavat ympäristövaikutukset ja haluan vaikuttaa siihen, että tuotanto olisi vastuullisempaa ja kestävämpää.”

Heimalan mielestä tekstiilien nykyinen määrä on pysäyttävää, samoin vaatteiden lyhyt elinkaari. Uusia kierroksia peliin tuo ultrapikamuoti, jossa vaatetta saatetaan käyttää vain kerran. 

”Huonon laadun ohella syynä on se, että tyyli suunnitellaan vanhenemaan nopeasti, jotta saadaan uutta myytävää tilalle. Tämä on käsittämätöntä. Toivon, että arvostaisimme enemmän vaatteita.”

Alati kasvava tekstiiliteollisuus on riippuvainen synteettisistä väriaineista, jotka ovat pääasiassa fossiilipohjaisia ja luonnossa hajoamattomia. Värjäyksen jätevesiä ei välttämättä käsitellä lainkaan ja niiden pääsy paikallisiin vesistöihin uhkaa ihmisten terveyttä, maanviljelyä ja koko ekosysteemin hyvinvointia. 

”Tällä hetkellä tekstiilintuotannon ympäristövaikutukset ulkoistetaan muille maille, kun vaatteita tuodaan Eurooppaan. Toivon, että meillä olisi paikallisempia tapoja tuottaa ja värjätä tekstiilejä”, Heimala toteaa. 

Arvomateriaaleja neulasista, nokkosista ja marjoista

Bio-Dyes-projektin tavoitteena on löytää synteettisille tekstiiliväreille korvaavia ja turvallisia materiaaleja suomalaisen maa- ja metsätalouden sekä elintarviketeollisuuden sivuvirroista. 

”Luken ja Aallon osaaminen täydentävät projektissa saumattomasti toisiaan. Yhdessä Luken yhteistyökumppaniverkoston kanssa katamme tekstiilien väriaineiden koko arvoketjun luonnontuotteiden viljelystä, hankinnasta ja jalostuksesta lopulliseen tekstiilisovellukseen asti. Olemme innoissamme tästä yhteishankkeesta ja vakuuttuneita, että se hyödyttää kaikkia osapuolia”, kertoo Bioinnovaatiokeskuksen johtaja Michael Hummel. 

Tutkimus keskittyy erityisesti mustiin värisävyihin, jotka ovat luonnossa harvinaisia. Synteettisten mustien värisävyjen valmistus vaatii muita värejä enemmän väriaineita, kemikaaleja ja apuaineita, mikä lisää tuotannon ympäristökuormitusta. Osa tummista synteettisistä tekstiiliväreistä on myös ihoa vahvasti herkistäviä ja vesieliöille haitallisia.

Liikkeelle lähdetään kuusen neulasista ja kaarnasta, joiden prosessoinnista Lukella on jo vankkaa kokemusta ja osaamista. 

”Metsäteollisuuden sivuvirroista voi löytyä arvokkaita materiaaleja värjäysprosessiin. Myös mehun valmistuksessa marjoista puristettava mäski on hyvä ehdokas, samoin erilaiset maatalouden ja luonnontuotealan kasvisivuvirrat. Tavoitteena on käyttää erilaisia uutto- ja erottelutekniikoita, joilla valmistuksen sivuvirtojen biomassa saataisiin täysimääräisesti hyödynnettyä”, kertoo Luken tutkija Susan Kunnas. 

Ihmiset ovat alkaneet yhä enemmän herkistyä vaatteiden synteettisille väriaineille ihoärsytyksen ja allergisten reaktioiden vuoksi. Tämä on lisännyt yleistä kiinnostusta luonnonväriaineita kohtaan. Joillakin kasveista ja biotuotteista löytyvillä luonnonväriaineilla voi myös olla antibakteerisia ominaisuuksia, mikä lisää niiden arvoa tekstiilikäytössä. Monilla luonnonväriaineilla on kuitenkin ongelmana heikko kestävyys, kuten haalistumiseen pesussa tai auringonvalossa.

”Tutkimme vaihtoehtoisten biopohjaisten väri- ja apuaineiden kiinnittymistä tekstiileihin, jotta voimme optimoida ja kehittää niiden kesto-ominaisuuksia. Meillä on laitteistot esimerkiksi tekstiilien standardoituja pesun-, valon- ja hankauksenkestävyystestejä varten”, sanoo Bio-Dyes-projektia vetävä ja Heimalan väitöstyötä valvova professori Ali Tehrani Aalto-yliopistosta.

Kohti muutosta ja unelman toteutumista

Tehrani kertoo, että luonnonvärejä käytettiin tekstiilien värjäykseen jo tuhansia vuosia sitten. Synteettiset väriaineet ovat kuitenkin hallinneet markkinoita jo yli vuosisadan ajan ja tänään luonnonvärien osuus tekstiiliteollisuudessa on äärimmäisen pieni. Hän kuitenkin uskoo, että bioväreillä on markkinoilla paikkansa etenkin, jos vaatebrändit tulevat muutokseen mukaan. 

”Tekstiilien värjäyksessä ja viimeistelyssä käytettävien aineiden ohella perehdymme kankaiden painatuksessa käytettäviin sidosaineisiin. Tarkoituksena on löytää synteettisille aineille uusiutuvia, biohajoavia ja turvallisia vaihtoehtoja”, Tehrani toteaa. 

Laboratoriokokeiden jälkeen projektissa on tarkoitus skaalata biovärien valmistusta Luken pilottilaitteiston avulla ja viedä tutkimuksen tuloksia askel kohti teollista toteutusta. Samalla tehdään tiivistä yhteistyötä maanviljelijöiden sekä metsätalouden ja luonnontuotealan yritysten kanssa tuotteiden kaupallistamiseksi. 

”Väitöstutkimukseni loppuvaiheessa selvitän kuluttajien ja markkinoiden kiinnostusta bioväreillä värjättyjä tekstiileitä kohtaan. Arvioimme myös väriaineiden tuotannon ja värjäysprosessin ympäristövaikutuksia ja teknistaloudellista kannattavuutta. Suuri unelmani on, että projektin myötä lähtee käyntiin tuotantoa, joka tuo tekstiilimarkkinoille kestäviä ja turvallisia väriaineita”, Heimala sanoo. 

Teksti: Marjukka Puolakka