Vielä 200 vuotta sitten värjäyksessä käytettiin luonnonvärejä, kunnes synteettiset väriaineet ottivat vallan. Biopohjaisten värien uutta aikakautta kuitenkin valmistellaan suomalaisten tutkijoiden vetämässä hankkeessa.
Värjäysteollisuus käyttää etupäässä öljypohjaisia väriaineita, jotka kuormittavat ympäristöä. Suomessa on lähdetty tutkimaan laajalla rintamalla ekologisten luonnonvärien käyttämistä keinotekoisten värien sijaan.
BioColour-hankkeen tavoitteena on luoda uusia menetelmiä bioväriaineiden teollisen mittakaavan tuotantoon.
– Synteettiset väriaineet ovat varsinkin tekstiiliteollisuudessa eräitä suurimpia saasteiden lähteitä. Värjäyksessä kaikki väriaineet eivät imeydy kuituun, vaan jopa puolet niistä voi jäädä väriliemeen. Ilman huolellista puhdistusta kemikaalit päätyvät luontoon, taustoittaa tutkimushankkeen johtaja, dosentti Riikka Räisänen Helsingin yliopistosta.
Morsingosta saa sinistä
Suomen Akatemian yhteydessä toimiva Strategisen tutkimuksen neuvosto on myöntänyt hankkeelle rahoituksen vuosille 2019–2025. Mukana on kahdeksan yliopistoa tai tutkimuslaitosta Suomesta ja ulkomailta.
Hankkeessa luodaan bioväriaineiden “väripaletti”, joka sisältää värejä aina keltaisista punaisiin, vihreisiin ja sinisiin väreihin.
Lupaava viljeltävä värikasvi on esimerkiksi värimorsinko, joka tuottaa sinistä indigo-väriä. Biocolour-hankkeeseen osallistuva Luonnonvarakeskus Luke on tutkinut eri lajikkeiden indigopitoisuuksia ja tehnyt laajoja viljelykokeita. Hankkeen yrityskumppani Natural Indigo Finland viljelee jo Nivalassa morsinkoa ja uuttaa siitä indigoa.
Luke tutkii myös, miten morsinkoa voi käyttää laajemmin viljelykierrossa. Se näyttää tuottavan suotuisaa mikrobikasvustoa juurten ympäristössä ja parantaa maan rakennetta.
Teollisuuden sivuvirrat käyttöön
Viljelykasvien lisäksi väriaineita voidaan saada ruokateollisuuden sivuvirroista. Esimerkiksi sipulinkuoria on tutkittu paljon, ja ne näyttävät toimivan hyvin värilähteenä.
– Suurilta sipulintuottajilta tulee runsaasti kuorijätettä. Keltasipulista saadaan voimakkaan keltaista ja jopa ruskeaa väriä. Punasipuli tuottaa yllättäen vihreää ja matalissa lämpötiloissa myös punaista.
Myös luonnosta niitettäviä kasveja voidaan käyttää hyödyksi. Esimerkiksi haittakasvina pidetystä lupiinista saa jäänvihreää väriä. Lupaava ehdokas on järviruoko, jota usein niitetään suuria määriä rannoilta.
– Siitä voidaan ennen kompostointia eristää väriainetta. Kasvista saa kirkasta keltaista tai vihreää.
Värien lähteiksi käyvät myös metsäteollisuuden sivuvirrat kuten kuoret, oksat ja latvukset. Väriä voitaisiin eristää myös roskapuuna pidetystä pajusta, jota ojanpielet kasvavat pullollaan.
Uusia biopohjaisia väriaineita voidaan käyttää paitsi vaatteissa, myös esimerkiksi pakkauksissa ja pinnoitteissa.
– Pinnoitteissa kiinnostavaa on, että pintavärin kiinnittäminen materiaaliin vie vähemmän väriainetta ja on taloudellisempaa kuin koko materiaalin värjääminen. Luonnonväriyhdisteillä voi olla pinnoitteissa värin lisäksi myös muita ominaisuuksia, kuten uv-suoja ja antibakteerisuus.
Hankkeen tutkimustuloksista kootaan kansainvälisesti ainutlaatuisen laaja biovärien tietokanta. Sinne kerätään tietoa muun muassa väriaineiden lähteistä, ominaisuuksista ja käyttömahdollisuuksista.
Vaatteissa on totuttu näkemään kirkkaita ja pysyviä värejä. Luonnonvärit ovat usein vähemmän voimakkaita, niiden sävyt voivat vaihdella ja värit voivat myös muuttua ja haalistua käytössä. Biovärien tuotantoa kehittävät tutkijat haluavat herätellä keskustelua väreihin liittyvistä asenteista sekä mahdollisesta uudenlaisesta estetiikasta. Pitääkö värien tosiaan olla ikuisesti pysyviä, vai voisiko niiden muuttuminen olla huonon sijasta hieno asia ja ehkä myös luonteva osa kestävää elämäntapaa?
Dosentti Riikka Räisänen muistuttaa, että luonnonvärit ovat orgaanisia yhdisteitä, jotka jatkavat kiertokulkuaan hajoamalla.
– Voimme puhua myös laajemmin kauneusihanteista. Ihannoimme ihmisissäkin pysyvyyttä ja rypyttömyyttä, vaikka oikeasti ihmiset vanhenevat. Sitä ei aina haluta hyväksyä.
Jos tekstiileistä puhutaan, esimerkiksi nahkan patinoitumista osataan arvostaa.
– Se osoittaa, että muutos voi olla myös hyväksytty asia. Kaiken ei tarvitse aina olla pakasta vedettyä.
Mikäli tavoitteena on kestävä elämäntapa, ihmisten pitäisi Räisäsen mukaan oppia hyväksymään, että ajan myötä tuotteisiin tulee kulumisen merkkejä. Kuluminen myös kantaa mukanaan tarinoita tuotteesta ja kasvattaa sen merkityksellisyyttä. Opimme näkemään tuotteesta ulkonäön lisäksi myös sen historian.
Ympäristön kannalta värien vähäisempi käyttö on hyvä asia, oli kyse sitten synteettisistä tai bioväreistä.
– Pastellisävyiset vaaleat värit ovat ympäristön näkökulmasta terveellisempiä kuin tummat sävyt.
Värisienet saattavat aiheuttaa syötynä mahanpuruja, mutta käsityöläiset saavat niistä värjäykseen kauniita värisävyjä. Laajamittainen värintuotanto sienten avulla vaatii kuitenkin aivan uusia konsteja.
Teknologian tutkimuskeskus VTT:ssä kehitetään bioteknologiaa, jolla mikrobeja muokataan tuottamaan luonnonväriaineita. Värikkäästä sienestä etsitään dna-alueita, jotka ohjaavat värien tuotantoa. Geenit siirretään uuteen nopeasti kasvavaan isäntäorganismiin, joka tällä tavalla ohjelmoidaan tuottamaan väriainetta.
Johtava tutkija Mervi Toivari VTT:ltä kertoo, että uusiksi isänniksi sopivat yksinkertaiset hiiva- ja homesienet.
– Esimerkiksi leivinhiivan avulla tehdään alkoholia isossa mittakaavassa, joten sen teollinen käyttö tunnetaan hyvin. Sen avulla voidaan tulevaisuudessa mahdollisesti tuottaa myös suuria määriä värejä. Monia kasveja tai sieniä itsessään olisi liian vaikea kasvattaa tarpeeksi.
Siirrettäviä värigeenejä voidaan etsiä sienistä, kasveista ja vaikka hyönteisistä. Prosessi alkaa lukemalla organismin geeniperimä, jos sitä ei ennestään tunneta. Genomista pyritään tunnistamaan värintuotantoa ohjaavia dna-alueita, joita siirretään uuteen isäntään. Muokattu mikrobi muuttaa sokeria useiden entsyymireaktioiden myötä värimolekyyleiksi.
– Näin saadaan syntymään esimerkiksi värillistä hiivaa tai omaan kasvualustaansa väriä erittävää hiivaa.
BioColour-hankkeeseen osallistuva VTT:n tutkijaryhmä on siirtänyt ensimmäisiä geenikandidaatteja uuteen isäntäorganismiin ja tutkii nyt niiden vaikutusta.
– Perimmäisenä tavoitteena on päästä fossiilipohjaisista väreistä turvallisiin biopohjaisiin väreihin. Niitä saadaan sokereista ja tulevaisuudessa ehkä jopa hiilidioksidista.
Mikrobeilla tuotetuilla väreillä on myös se etu, että niitä voidaan tuottaa suljetuissa tankeissa ympäri vuoden. Tuotanto ei olisi vuodenaikaan sidottua kuten pellolla kasvatettavien värikasvien.