Tutkijat haastavat synteettisten värien valta-aseman – myös luonnonvärejä voidaan tuottaa teollisessa mittakaavassa

Värjäysteollisuus käyttää nykyisin 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 ja käyttöön. Kyse ei ole pelkästään siitä, että värjättäisiin perinteisesti luonnonkasvien avulla. Bioväriaine on laajempi käsite, jolla tarkoitetaan luonnonvärien lisäksi myös biopohjaisia väriaineita, joiden rakennetta tai syntytapaa on muunneltu biotekniikan keinoin.

–  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.

Synteettiset väriaineet ovat myös hyvin pysyviä. Räisäsen mukaan on ristiriitaista, jos tuotteita mainostetaan biohajoavina, mutta väriaineet eivät hajoa tuotteen mukana.

Morsingosta saa sinistä 

Suomen Akatemian yhteydessä toimiva Strategisen tutkimuksen neuvosto on myöntänyt hankkeelle rahoitusta vuosille 2019–2025. Mukana on kahdeksan yliopistoa tai tutkimuslaitosta Suomesta ja ulkomailta. Työhön osallistuu kymmeniä tutkijoita.

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 jo viljelee Nivalassa morsinkoa ja uuttaa siitä indigoa.

Luke tutkii myös, miten morsinkoa voisi käyttää laajemmin viljelykierrossa. Se näyttää tuottavan suotuisaa mikrobikasvustoa juurten ympäristössä ja parantaa maan rakennetta.

Sienistä on tutkittu esimerkiksi verihelttaseitikkiä, joka Räisäsen mukaan kuuluu värisienten parhaimmistoon.

Teollisuuden sivuvirrat hyödyksi 

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. Erityisesti lehtipuiden latvukset ovat tässä suhteessa hyviä, koska havupuissa väriuuttoa vaikeuttavat pihka ja vahat. Väriä voitaisiin eristää myös roskapuuna pidetystä pajusta, jota ojanpielet kasvavat pullollaan.

Teknologian tutkimuskeskus VTT:ssä puolestaan kehitetään bioteknologiaa, jolla mikrobeja muokataan tuottamaan luonnonväriaineita. Menetelmässä värisienen tai -kasvin geenejä siirretään uuteen nopeasti kasvavaan isäntäorganismiin, joka alkaa tuottaa väriainetta.

Johtava tutkija Mervi Toivari 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.

Biovärejä moneen käyttöön

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, Räisänen listaa. 

Luonnonvärejä teknisten materiaalien värjäämisessä tutkitaan Hämeen ammattikorkeakoulussa.

BioColour-hankkeessa on mukana useita yrityksiä, joiden kanssa testataan bioväriaineiden soveltamista erilaisiin tuoteprototyyppeihin. Kumppaneita ovat muun muassa tekstiilivalmistaja Nanso, maalivalmistaja Uula ja pakkauksia tekevä Sulapac.

Hankkeen tutkimustuloksista kootaan kansainvälisesti ainutlaatuisen laaja biovärien tietokanta. Sinne kerätään tietoa muun muassa väriaineiden lähteistä, ominaisuuksista ja käyttömahdollisuuksista. Tietokannasta on hyötyä muun muassa yrityksille ja tutkijoille. Luonnonväriaineista leviää maailmalla myös väärennöksiä, joita voidaan tunnistaa tietokannan avulla.