Sellu syntyy uudestaan
Biomateriaalien ja muotoilun opiskelijat yhdistävästä CHEMARTSista versoo ideoita, jotka parantavat arkea ja maailmaa.
Mustassa lampunvarjostimessa on jännittävä rosoinen pinta. Se näyttää keveältä, muttei hajoa napakastakaan iskusta. Varjostin syntyi, kun muotoilun opiskelija Natalie Mussi-Weidlich ihastui viime kesänä laboratoriossa näkemäänsä koemaljaan ja keksi muotittaa sen päälle nanoselluloosaa ohuen ohuina kerroksina.
Nanoselluloosa on hyvin pieniksi palasiksi pilkottua tavallista sellukuitua. Nanomittakaavassa kuidun puumaisuus katoaa ja tuloksena on keveät ja kestävät rakenteet mahdollistava luonnon oma lujitemateriaali ja muovailuvaha. Ihmeainetta on tutkittu jo vuosia, mutta Natalien käsiin se tuskin olisi päätynyt, jollei puukemian professori Tapani Vuorinen olisi neljä vuotta sitten rohkaistunut ja harpannut pois mukavuusalueeltaan.
Tyhjästä liikkeelle
Joulukuussa 2011 Vuorista nimittäin jännitti aika tavalla. Silloinen Aalto-yliopiston taiteiden ja suunnittelun korkeakoulun dekaani Helena Hyvönen oli pyytänyt häntä puhumaan tutusta aiheesta – totutusta poikkeavalle yleisölle.
”Helena halusi minut kertomaan selluloosasta Fashionable technology -seminaariin. Ajatus oli pelottava. Mietin, miksi minun puheeni muotialan ihmisiä kiinnostaisivat, mutta vastaanotto olikin todella innostunut”, hän muistelee hymyillen.
Seminaarissa Tapani Vuorinen tapasi myös silloisen tekstiilisuunnittelun professorin Pirjo Kääriäisen, ja kaksikko sai pian idean: koota kahden koulun opiskelijat miettimään uusia yhteistyön muotoja.
Myös Kemian tekniikan korkeakoulun silloinen dekaani Outi Krause innostui ehdotuksesta, ja ensimmäinen CHEMARTS-kesäkoulu järjestettiin jo seuraavana kesänä.
”Se alku oli ihan huikea. Tekstiiliteollisuus ja paperi- ja selluteollisuus olivat perinteisesti olleet tiukasti omissa siiloissaan, ja yhtäkkiä me Helenan kanssa tajusimme, että Otaniemessähän oli meille melkein oma kuitulinja”, Pirjo Kääriäinen nauraa ja korostaa, että CHEMARTSin voima on alusta asti ollut opiskelijoissa. Heille ei tarjoilla valmiita ongelmia ratkaistavaksi vaan liikkeelle lähdetään tyhjästä miettimällä, mikä on kiinnostavaa ja tärkeää.
”Kemiantekniikassa tutkimushankkeet ovat usein hyvin kapeita, ja niiden tavoite on määritelty tarkkaan etukäteen. Nyt kukaan ei alussa tiedä, mitä pitää tehdä, vaan uudet jutut syntyvät työskentelyn kautta”, Tapani Vuorinen täydentää.
Syötäviä astioita ja maatuvia kenkiä
Luentojen ja työpajojen pohjustamissa kesäkouluissa on tehty vuosien aikana kekseliäitä tuotteita ja oivalluksia. Viime kesänä Senja Smirnova ja Zhen Zeng esimerkiksi hahmottelivat uuden lähestymistavan kierrätyskuitujen vaatimaan värinpoistoon.
”Sen sijaan, että kuidun liuotuksessa pysyvä väri yritetään poistaa kemikaaleilla, säilynyt väri otetaankin uuden tuotteen lähtökohdaksi. Tällöin värinpoisto ja uusi värjäys voidaan kokonaan unohtaa ja tarvitaan vähemmän kemikaaleja”, Kääriäinen kertoo ja listaa innoissaan muita opiskelijoiden luomuksia: Maija Järviniemen ja Outi Mustosen bakteerisellusta ja petusta valmistetut syötävät astiat sekä Laura Niemelän neulasista uutetun antibakteerisen ja hienhajua torjuvan nesteen, jolla on myös vettähylkiviä ominaisuuksia.
”Opiskelijoiden ajattelu on niin monitasoista, ettei sitä voi kuin ihailla”, Tapani Vuorinen sanoo.
”Toissa kesänä he tekivät kengät, joissa oli käytetty sellua monella eri tavalla. Pohjiin he upottivat koivun siemeniä, ja kun kengät sitten elinkaarensa lopussa maatuvat, siemenet päätyvät maaperään ja niistä kasvaa uusia puita.”
Tieteen vahvuus on yksityiskohtien syvällisessä tuntemisessa, muotoilussa puolestaan ihmisten tarpeiden tunnistamisessa ja ratkaisujen toteuttamisessa. Siksi Vuorinen ja Kääriäinen korostavat, miten tärkeää on, että eri alojen osaajat työskentelevät oikeasti yhdessä jo opiskeluvaiheessa ja jakavat osaamistaan.
”Ajatellaan nyt vaikka selluloosaa”, Pirjo Kääriäinen toteaa.
”Se on haastava materiaali, koska kuivuessaan se menee kippuralle. Sen sijaan että se yritetään suoristaa, muotoilijat voivat tuotteen suunnittelussa käyttää hyväksi tietoa sen luonnollisesta taipumuksesta muodostaa kaksoiskaarevia muotoja.”
Hyvä ihmiselle, hyvä maapallolle
CHEMARTSille on annettu alusta asti vapaus kasvaa ja kehittyä ilman ulkopuolisia paineita. Yhteistyön toimivuus huomattiin nopeasti, ja jo vuonna 2013 se sai ison tutkimusrahoituksen Tekesiltä osana Design Driven Value Chains in the World of Cellulose -hanketta. Viime vuonna se pääsi mukaan Euroopan unionin rahoittamaan Trash to Cash -konsortioon, joka etsii tapoja jalostaa tekstiilijätteestä korkealaatuisia tuotteita. Kaikella tekemisellä on yhteinen tavoite: kestävän kehityksen edistäminen.
”Meistä jokaisen on pian huomioitava se arjessamme”, Kääriäinen korostaa.
”Maailma ei ole muuttumassa digitaaliseksi, vaan tarvitsemme nyt ja tulevaisuudessa vaatteita, koteja ja rakennettua ympäristöä. Se, mistä ja miten ne valmistetaan ja miten kierrätys hoidetaan, tulee yhä kriittisemmäksi. Kiertotalous täytyy oikeasti saada toimimaan.”
Selluloosa istuu kestävään kehitykseen ja kiertotalouteen mainiosti. Se on maapallon runsain uusiutuva luonnonvara ja myös kierrätettävä ja biohajoava, jollei siihen jalostuksessa lisätä liikaa kemikaaleja.
”Haluamme korvata muovin sekä runsaasti viljelymaata ja kasteluvettä vaativan puuvillan selluloosalla, se on CHEMARTSille aika hyvä lähtökohta”, Pirjo Kääriäinen kiteyttää.
Aallossa on jo kehitetty yhteistyössä VTT:n ja Helsingin yliopiston kanssa Ioncell-F-prosessi, jonka avulla selluloosasta, kierrätyspahvista ja puuvillajätteestä voidaan kehrätä laadukasta tekstiilikuitua ympäristöystävällisesti. Muovin haastaminen vaatii kuitenkin vielä paljon tutkimusta, sillä selluloosan ominaisuudet pitää saadaan taipumaan erilaisiin käyttötarkoituksiin.
”Meidän pitää selvittää, miten selluloosatuotteista saadaan sellaisia, etteivät ne hajoa vedessä tai läpäise kaasuja”, Tapani Vuorinen kertoo.
”Tämä on erittäin tärkeää, sillä muovi on todellinen ympäristöongelma. Se hajoaa niin pieniksi partikkeleiksi, että se pystyy esimerkiksi merissä tunkeutumaan kaikkein pienimpiinkin eliöihin ja läpäisemään jopa solukalvot.”
Kääriäinen huomauttaa, että maapallolle harmiton materiaali on hyvä myös ihmiselle.
”Selluloosapohjaiset kuidut tuntuvat hyvältä”, hän sanoo ja silittää neulettaan.
”Tekstiiliteollisuus on yksi maailman suurimmista toimialoista. Se käyttää valtavia määriä materiaalia, jota Suomessa kasvaa joka puolella. Mahdollisuudet ovat suuret, kunhan ymmärrämme, ettei vuosikymmeniä sitten kuihtunut teollisuus sellaisenaan palaa vaan sen on synnyttävä kokonaan uudestaan.”
Ensi lukuvuonna CHEMARTS laajenee omaksi, pysyväksi sivuainekokonaisuudekseen, joka on avoin kaikille Aallon opiskelijoille.
Pirjo Kääriäinen ja Tapani Vuorinen (keskellä) johtavat
monitieteistä CHEMARTS-projektia. Laboratoriossa työskentelevät
myös maisteriopiskelija Laura Niemelä ja tohtoriopiskelija Andreas
Lindberg Kemian tekniikan korkeakoulusta.
Teksti: Minna Hölttä
Kuvat: Aki-Pekka Sinikoski
Artikkeli on alun perin julkaistu Aalto University Magazinen numerossa 16.