Lähes kaikki esineet ja rakennettu ympäristömme on jollain tapaa värjätty, mutta oletko koskaan miettinyt mistä niiden väri on peräisin? Maailman herättyä tekstiilituotannon valtaviin ympäristövaikutuksiin, on myös alettu kiinnittää huomiota väriaineisiin ja mahdollisuuksiin hyödyntää muita kuin fossiilisista raaka-aineista valmistettuja väriaineita. Siksi myös HAMKissa tutkitaan biopohjaisten väriaineiden hyödyntämistä ja kestävyyttä erilaisissa materiaaleissa.
Bioväriaineet, mitä ne ovat?
Työskentelen tutkimustiimini kanssa BioColour-tutkimushankkeessa, jossa tutkitaan bioväriaineita ja niiden käyttämistä niin tekstiilien kuin muidenkin materiaalien värjäämiseen. Bioväriaineella tarkoitetaan värillistä yhdistettä, jonka on tuottanut jokin elävä, kuten kasvi, sieni tai mikrobi. Luonnonväriaineella puolestaan tarkoitetaan luonnosta saatavaa väriainetta, esimerkiksi villikasveista tai metsäsienistä uutettua värillistä yhdistettä, yleensä yhdisteiden seosta. Bioväriainetta voidaan tuottaa myös laboratorio-olosuhteissa, kuten vaikkapa vertikaaliviljelmässä tai bioreaktorissa.
Luonnonväriaineista tai bioväriaineista puhuttaessa mielikuvat ovat monesti hyvinkin positiivisia. Ajattelemme lähes varauksetta niiden olevan turvallisia, biohajoavia ja ympäristömyönteisiä, vaikka luonto on täynnä myös myrkyllisiä ja hyvin pitkäikäisiä yhdisteitä. Kuinka muuten puut eläisivät satoja vuosia, jos ei niillä olisi kuoressaan fyysisen esteen lisäksi myös vahva kemiallinen puolustus? Toisaalta saatamme mieltää bioväriaineet myös vaalean sävyisiksi ja nopeasti haalistuviksi, ja siksi muuhun kuin käsityöläisten käyttöön soveltumattomiksi. Jotta voisimme saada varmuuden, että nämä mielikuvat ovat joko totta tai tarua ja selvittää voisivatko bioväriaineet värittää arkeamme laajemminkin, pitää asiaa tutkia perusteellisesti, ja tehdä johtopäätökset tietoon perustuen.
Miksi vaatteiden ja esineiden värit haalistuvat?
Väri on havainto, jonka taustalla on väriaineen ja valon vuorovaikutus. Kun valo osuu väriainetta sisältävään pintaan tai kulkee värjätyn materiaalin läpi, väriaine imee itseensä tietyn osan valon spektristä, jolloin heijastuneen tai läpi menneen valon väri muuttuu ja näemme kyseisen esineen värillisenä. Väriaineen kyky imeä itseensä auringon valon sisältämää näkyvää valoa, ja sitä korkea energisempää UV-säteilyä, voi koitua myös värin kohtaloksi, koska se voi johtaa muutoksiin väriaineen kemiallisessa rakenteessa. Tällöin väriaineen väri muuttuu tai jopa katoaa kokonaan eli havaitsemme värin haalistuvan. Toki väri voi haalistua tuotteesta myös irtoamisen takia.
Valonkesto eli värin pysyvyys valolle altistettuna, on tärkeä väriaineen ominaisuus, jolle käyttökohteesta riippuen asetetaan erilaisia vaatimuksia. Valonkestoa pitää tutkia, kun ollaan kehittämässä uutta väriainetta tai vaikkapa värjäysmenetelmää, jotta varmistetaan tuotteen kelpoisuus. Valonkestoon vaikuttavat itse väriaineen lisäksi myös muut läsnä olevat kemikaalit, materiaali jolle väri on kiinnitetty ja tapa, jolla väri on kiinnitetty. Jos väriaine on vaikkapa sekoitettu maaliin, on hyvä huolehtia siitä, ettei maali valmiiksi sisällä aineita, joilla on väriaineen valonkestoa tai värin voimakkuutta heikentäviä ominaisuuksia. Jotta ei-toivotuilta yllätyksiltä bioväriratkaisujen kehittämisessä vältyttäisiin, on hyvä tarkastella värjäyksen kohteita kokonaan uusina tuotteina, eikä vain lisätä vanhaan tuotteeseen bioväriainetta.
Bioväriaineillakin voi olla hyvä valonkesto
Bioväriaineiden valonkestoa tutkitaan HAMKissa erilaisten standardien mukaisesti valottamalla näytteitä auringonvaloa matkivilla lampuilla, ja seuraamalla väreissä tapahtuvia muutoksia. Olemme tutkineet mm. bioväriainein värjättyjen puun pinnoitteiden, (Jordan, Helander, Laaksonen, 2021; Helander, 2020) biohajoavan muovin, musteiden (Virta, 2021) sekä teollisessa mittakaavassa värjättyjen tekstiilien valonkestoa. Hankkeessa on jo valmistunut kaksi insinöörin opinnäytettä, lisää on tekeillä ja pitkällä on myös aiheeseen liittyvä väitöskirja.
Alustavat tulokset teollisella tavalla värjätyille materiaaleille olivat ilahduttavan hyviä. Pajun kuoren uutteilla värjätyillä materiaaleilla valonkesto-ominaisuudet olivat mainiot ja myös keltasipulin kuorten väriaineilla päästiin kaupallisilta väriaineilta vaadittavalle tasolle. Ainakin yksi myytti murrettu matkalla kohti biovärien teollista hyödyntämistä! Molemmat mainitut bioväriaineet ovat muuten myös teollisuuden sivuvirtoja ja saavat nyt väriaineina arvonnousua ja lisää pituutta elinkaareensa.
Kirjoittaja: Päivi Laaksonen, tutkijayliopettaja, Pitkäaikaiskestävyys-tutkimusryhmän vetäjä, HAMK Tech
Kuva: jplenio, Pixabay
