8 min

Materiaalien mullistus – tunnetko jo nämä tulevaisuuden ihmeelliset biotekstiilit?  

Fablehti.fi 4/21
Biotekstiilit muuttavat pukeutumistamme: tulevina vuosikymmeninä vaatteemme saatetaan tehdä aivan toisenlaisista kankaista kuin nyt. Aalto-yliopiston professori Pirjo Kääriäinen vie meidät tutustumaan biotekstiilien maailmaan, jossa inspiraatiota haetaan hämähäkinseitistä ja materiaaleja kasvatetaan laboratorioissa.

Miltä kuulostaisi pukeutua vaatteeseen, joka on tehty fermentoidusta biomassasta tai mikrobeilla kasvatetusta silkkiproteiinista?

Ajatus voi kuulostaa utopistiselta, mutta Aalto-yliopiston professori ja suunnittelija Pirjo Kääriäinen huomauttaa, että ovat käyttämämme materiaalit mullistuneet menneinäkin vuosikymmeninä. Jos viime vuosisadan alussa pukeuduttiin pelkkiin luonnonmateriaaleihin, 1950-60-lukujen perhekuvissa poseerattiin nyppyyntyneissä öljypohjaisissa polyestereissä. Sen jälkeen tekokuituja on tullut lisää lukuisia.

Nyt elämme taas toisenlaisten tarpeiden ja haasteiden edessä: samalla, kun maailman väestö on kaksinkertaistunut, on tekstiilien määrä nelinkertaistunut, kertoo viime syyskuussa julkaistu Textile Outlook International -julkaisu.

”Volyymi, jolla tekstiilejä tuotetaan on räjähtänyt. Tavat, joilla käytämme niitä, ovat kestämättömiä. Muutoksen pitää tapahtua nyt, ja siihen me tarvitsemme uusia materiaaleja”, Pirjo Kääriäinen sanoo. 

PIrjo Kääriäinen Aalto-yliopiston Biotuotekeskuksessa. KUVA Veera Konsti

Materiaalitutkijat ja -kehittäjät etsivät vastauksia kestävään kehitykseen luonnosta ja tarkemmin sanottuna biomateriaaleista. Kääriäinen on oikea henkilö johdattamaan biotekstiilien maailmaan, sillä hän johtaa Aalto-yliopistossa Kemian tekniikan korkeakoulun ja Taiteiden ja suunnittelun korkeakoulun ChemArts-yhteishanketta. Sen tavoitteena on luoda uusia, innovatiivisia biomateriaaleja ja tuoda yhteen muotoilijat ja materiaalitutkijat. Ennen yliopistouraa Kääriäinen työskenteli 18 vuotta mallistopäällikkönä ja tekstiilisuunnittelijana Finlaysonilla.

Mitä luonto tekisi?

Biotekniikka tutkii sitä, miten luonnossa esiintyviä materiaaleja ja prosesseja voitaisiin hyödyntää uusin tavoin esimerkiksi tekstiilien valmistuksessa. Tavoitteena on tuottaa materiaaleja yhtä älykkäästi kuin luonto, käyttää mahdollisimman vähän vettä ja energiaa ja tehdä kaikesta kierrätettävää. Toki perinteiset luonnonmateriaalit kuten pellava ja hamppu ovat jo tällaisia, ja kiinnostus niidenkin käyttöön on kasvussa. 

Yksi esimerkki luonnosta saatavien raaka-aineiden hyödyntämisestä ovat uudet selluloosapohjaiset materiaalit, joissa Suomi on edelläkävijä esimerkiksi Infinited Fiber Companyn ja Spinnovan innovaatioilla. 

”Voitaisiinko puun luontainen UV-suoja saada käyttöön myös tekstiileissä?”

Lue lisää: Uusilla selluloosapohjaisilla tekstiilikuiduilla on miljardien bisnesmahdollisuudet – ja Suomi on nyt kehityksessä maailman kärjessä

Uudet selluloosakuidut ovat saaneet paljon julkisuutta, eivätkä vähiten siksi, että niiden raaka-aine voisi tulla läheltä meitä. Mutta Pirjo Kääriäisen mielestä puissa on paljon muutakin kiinnostavaa kuin selluloosa. 

”Kuusen kuoren alla on puun oma UV-suoja-aine, ja Suomessa syntyy paljon kuorijätettä. Voitaisiinko puun luontainen UV-suoja saada käyttöön myös tekstiileissä?”

Resurssiviisaus on kestävyyden alku

Tänä keväänä kansainvälistä huomiota sai vaatesuunnittelija Rolf Ekrothin Reset-mallisto, jonka kangas on tehty maatalouden sivutuotteena syntyvästä olkijätteestä. 

Arvostetuilla Pitti Uomo -muotiviikoilla virtuaalisesti esitelty mallisto on valmistettu yhteistyössä energiayhtiö Fortumin kanssa, joka kehittää oljesta uutta tekstiilin raaka-ainetta. 

Mallisto: Rolf Ekroth FW21 (”Reset”) Stylisti: Tuomas Laitinen KUVA Chris Vidal Tenomaa

Kääriäinen puhuu resurssiviisaudesta: jos jotain otetaan luonnosta, käytetään se mahdollisimman tehokkaasti hyödyksi.

”Mietitään, miten raaka-aineista syntyvät sivuvirrat ja jäte saadaan hyödynnettyä niin, että joku toinen voi tehdä siitä vaikkapa tekstiilikuitua.”

Biopohjaisten materiaalien kehityksessä pyritään siis hyödyntämään luonnossa syntyviä materiaaleja uudella tavalla (kuten Spinnova tai Fortum), tuottamaan niitä  bioreaktoreissa biologisten prosessien avulla (kuten Spiber tai Bolt Threads) tai kasvattamaan suoraan tuotteita (kuten Ecovative). 

Muitakin biotekniikkaa hyödyntäviä ideoita kehitetään. Esimerkiksi suomalainen Solar Foods tuottaa hiilidioksidin avulla proteiinia ravintokäyttöön ja maailmalla tutkitaan voisiko vastaavalla teknologialla syntyä myös tekstiilejä.

”Kokeilut ovat vasta alkuvaiheessa, mutta ajatus on, että jos hiilidioksidin avulla saadaan proteiinia, siitä voidaan tehdä myös tekstiilejä. Villa ja silkkikin ovat proteiineja.”

Hämähäkinseitistä vaatteeksi

Hämähäkin silkki on yksi tutkituimmista ja Pirjo Kääriäisen mielestä upeimmista materiaaleista. Sen ihmeellisyyttä ymmärtääkseen ei tarvitse kuin katsoa lähintä hämähäkin seittiä: se kestää tuulta, sadetta ja UV-säteilyä, ja kuka tahansa, joka on joskus kävellyt naama edellä päin seittiä, tietää kuinka raivostuttavan joustavia sen seitit ovat.

Eräs hämähäkkilaji voi tuottaa jopa seitsemää erilaista silkkiproteiinia ja käyttää eri silkkejä eri kohdissa seittiä: yhdellä proteiinilla se kiinnittää seitin puuhun, toisella kutoo tukikuidut. Silkki reagoi ilman kosteuteen ja on sitä mukaillen välillä tiukka, välillä löysä. Siksi herkkä seitti ei hajoa ihan helposti.

”On hämmentävää, miten niin pieni ötökkä voi saada aikaan jotain sellaista. Sanotaan, että hämähäkin kutoma silkki on niin luja materiaali, että sentin paksuisesta silkkiköydestä valmistetulla verkolla voisi pysäyttää liikkuvan jumbojetin.”

Luja ja kosteutta kestävä hämähäkin kutoma silkki kuulostaa ihmemateriaalilta, jolla voisi korvata nykyisin runsaasti käytettyjä synteettisiä tekokuituja. Mutta miten hämähäkin kutoma silkki voidaan saada käyttöön? 

”Laboratoriossa kaikki toimii bakteerien avulla, siellä ei ole hämähäkeistä tietoakaan. Toki bakteeritkin ovat eläviä eliöitä. Eettisen keskustelun pitää kulkea tiiviisti rinnalla, kun näitä uusia teknologioita viedään eteenpäin”, Kääriäinen sanoo.

Uudet luonnonmateriaalit syntyvät laboratoriossa

Biosynteettisellä tarkoitetaan laboratoriossa valmistettua luonnonmateriaalia. Tavoitteena on, että niistä valmistettuja tekstiilejä voidaan kierrättää tehokkaasti tai jopa kompostoida. Uusien ympäristöystävällisesti tuotettujen materiaalien toivotaan vähitellen syrjäyttävän puuvillan ja öljypohjaiset tekstiilit. Kääriäinen ei kuitenkaan usko, että niiden käytöstä luovutaan kokonaan.

”Mutta niiden tuotantomäärät pitäisi saada nopeasti laskuun. Ajatus on, että erimerkiksi tekokuituja käytettäisiin tulevaisuudessa vain työ- ja suojavaatteissa, missä niitä ehdottomasti tarvitaan. Arkivaatteiden raaka-aineet olisi mietitty toisella tavalla.”

Takin materiaali oli fermentoitua biomassaa, joka valmistetaan käymisprosessilla, vähän niin kuin olut.

Biosynteettisillä materiaaleilla voisi esimerkiksi korvata polyesterin urheiluvaatteissa. Japanilainen teknologiayritys Spiber teki vuonna 2019 North Facen kanssa rajoitetun erän toppatakkeja, jotka valmistettiin Spiberin kehittämästä Brewed Protein -materiaalista.

”Se on fermentoitua biomassaa, joka on valmistettu käymisprosessilla, vähän niin kuin olut. Valmistajan mukaan se muistuttaa ominaisuuksiltaan hämähäkin silkkiä.”

Jäähyväiset eläimen nahalle?

Uusia materiaaleja kehitetään ennen kaikkea korvaamaan jokin jo olemassa oleva materiaali. Vaihtoehtoja eläinten nahalle on tutkittu viime vuosien aikana paljon. 

Pirjo Kääriäinen on nähnyt ”ainakin 20 erilaista projektia”, joissa on tutkittu vaihtoehtoja nahalle. Hän kertoo, että monet opiskelijat kasvattavat nyt kylpyhuoneissaan mikrobipitoisen ravintoliuoksen ja hiivan sekoituksesta syntyvää ”kombucha-nahkaa”. 

Se on hauras materiaali, joka kestää korkeintaan opiskelijoiden kokeiluja, mutta VTT:llä tutkitaan sienirihmaston avulla kasvatettua keinonahkaa ja sen kulutuskestävyyttä pyritään parantamaan. Erikoistutkija Géza Szilvay on kuvaillut tiedotteessa, että ”laboratorio-olosuhteissa voidaan valmistaa nopeasti nahkamaista materiaalia, jonka sormituntuma ja vetolujuus ovat hyvin vastaavia kuin eläimen nahalla”.

VTT:llä on hiljattain onnistuneesti demonstroitu menetelmä, jolla sienirihmastomateriaalia voidaan kustannustehokkaasti ja jatkuvatoimisesti valmistaa metritavarana.

Oheiselta videolta näet, millaista Géza Szilvayn ja VTT:n kehittämä materiaali on (VIDEO Synbio Powerhouse).

Sairaaloissa on jo käytössä laboratorioissa kasvatettua bakteeriselluloosaa, jota käytetään vakavien palovammojen hoidossa ihon korvikkeena. 

Nahkaa hedelmäkuiduista

Kaupalliseen käyttöön asti on saatu maailmalla myös erilaisista hedelmäkuiduista valmistettuja nahan korvikkeita, kuten Pinatex-ananaskuitu. Ananaskuidusta valmistettuja vaatteita ja banaanikuidusta tehtyjä kenkiä on esimerkiksi H&M:n valikoimissa. 

Suuret muotiketjut ovatkin viime vuosina tulleet mukaan rahoittamaan uusien materiaalien tutkimusta ja esimerkiksi H&M Spinnova-kumppanuuksineen on hyvä esimerkki.

Lue lisää: Mitä isot sijoittajat etsivät vuonna 2021 – H&M:n sijoitusyhtiön johtaja vastaa 

”Meillä on paljon materiaaliosaamista, jota voidaan soveltaa uudella tavalla tekstiilituotantoon.

Mutta vaikka muotiketjut ovat mukana etsimässä ja rahoittamassa ratkaisuja, se ei poista pikamuotiin liittyviä ongelmia, Kääriäinen muistuttaa. 

”Meidän on pyrittävä siihen, että tulevaisuudessa tekstiilejä käytetään pidempään, niitä tuotetaan vähemmän, ja että kaikki materiaalit jäävät suljettuun kiertoon.”

Tutkimustietoa ja ideoita uusista kestävän kehityksen materiaaleista on, mutta siitä on vielä pitkä matka teolliseen tuotantoon.

”Meillä on paljon materiaaliosaamista, jota voidaan soveltaa uudella tavalla tekstiilituotantoon. Heikkous on se, että Suomessa ei ole riittävästi tekstiiliteollisuutta. Kun ideoita syntyy, kehitystyön partnerit pitää hakea muualta ja se on hidastava tekijä”, Pirjo Kääriäinen sanoo.

Biomateriaaleissa isot bisnesmahdollisuudet

Tarvitaan myös kansainvälisiä verkostoja, monialaista yhteistyötä ja rahoitusta. Sekä aikaa: uusien materiaalien kehittäminen on hidas prosessi, johon voi kulua 5–15 vuotta. Jokainen kehitystyön askel pitää rahoittaa ja ratkaista. 

”On huikeaa nähdä, että tekstiiliala kiinnostaa nyt yrityksiä.”

Kääriäisen mukaan monet vaatealan yrityksistä ovat kyllä kiinnostuneita uusista biomateriaaleista, kunhan niitä on mahdollista tuottaa teollisessa mittakaavassa.

”On huikeaa nähdä, että tekstiiliala kiinnostaa taas laajasti. Eikä ihme, se on globaalisti merkittävä bisnes, jossa on paljon mahdollisuuksia. On outoa, että Suomessa alaa pidettiin pitkään niin epäseksikkäänä, eikä sitä nähty modernina liiketoimintana”, Kääriäinen sanoo. 

”Tämä henkinen muutos on iso asia ja tulee auttamaan siinä, että alaa viedään eteenpäin. Niin kauan kun emme elä täällä avattarina, tarvitsemme vaatteita ja niitä varten me tarvitsemme uusilla tavoilla valmistettuja tekstiilejä.”