Metsästä muodiksi – Tekstiilialan uudet innovaatiot kasvavat laboratoriossa

Pirjo Kääriäinen CHEMARTS-laboratoriossa Otaniemessä.
Opiskelijatyönä CHEMARTS-laboratoriossa syntyneitä tärkkelyspohjaisia materiaalikokeiluja.
Puuvillalle tulostettua Ioncell-F selluloosaa, joka kuivuessaan muotoutuu kolmiulotteiseksi.

 

Teräksisille pöydille levittäytyneet keittopullot, suppilot ja mittalasit eivät tuo ensimmäisenä mieleen tekstiiliteknologian uusia innovaatioita. Todellisuus on kuitenkin ihmeellistä: Aalto yliopiston CHEMARTS-laboratorion koeputkissa syntyy bakteerien tuottamaa kuitumateriaalia, puukuitu muuttuu filamentiksi ja puuvillajätettä liuotetaan ionisella liuottimella ja kehrätään uudelleen tekstiilikuiduksi kuiva-märkäkehruumenetelmällä.

Espoon Otaniemessä sijaitseva CHEMARTS-laboratorio on syntynyt kemianteknologian sekä muotoilun alojen osaamisen kohdatessa Aalto yliopiston myötä 2010-luvun alussa. Vuosien saatossa laboratorio on tullut tunnetuksi biomateriaalien tutkimuksen ja muotoilun kohtauttamona, jossa eri alojen opiskelijat ja tutkijat kehittävät uusia ideoita liittyen selluloosan ja muiden biomateriaalien hyödyntämiseen.

Materiaaleina on kokeiltu muun muassa pajun ja kuusen kuorta, sahajauhoa, maa-ainesta, järviruokoa, nanoselluloosaa ja selluloosa-asetaattia. Materiaalikokeiluiden pohjalta tutkijat ja opiskelijat on kehitelleet erilaisia tuoteideoita ja konsepteja, joista tähän mennessä merkittävin on ollut Aalto-yliopiston, Helsingin yliopiston ja VTT:n monialaisessa tutkimusprojektissa kehitetty selluloosan suoraliuotukseen perustuva Ioncell-F™ -teknologia, joka palkittiin vuonna 2016 H&M Conscious -säätiön Global Change Award -kilpailun voittajana.

Ioncell-F -prosessissa käytettävä ioninen liuotin on ympäristöystävällisempi kuin markkinoita nykyisellään hallitsevissa viskoosin ja lyocellin valmistuksessa käytettävät liuottimet. Prosessin raaka-aineena voidaan hyödyntää perinteisten liukosellun lisäksi myös paperisellua, keräyspaperia tai -pahvia ja tekstiilijätettä.

Tekstiiliala murroksessa

Laboratorion muotoiluosaamisesta vastaa professori Pirjo Kääriäinen. Vuonna 2016 vuoden tekstiilitaiteilijana palkittu Kääriäinen tunnetaan monipuolisena tekstiili- ja muotoilualojen ammattilaisena, jonka ura on kulkenut Taideteollisen korkeakoulun kautta tekstiiliteollisuuteen, yrittäjyyteen ja yliopistomaailmaan. Viimeiset vuodet Kääriäinen on ollut mukana Tekesin rahoittamassa monialaisessa Design Driven Value Chains in the World of Cellulose (DWoc) -tutkimusprojektissa, joka keskittyi uusien puupohjaisten selluloosamateriaalien tutkimiseen ja kehittämiseen. Maaliskuussa 2018 päättyvä DWoc-projekti syntyi monialaisen osaamisen yhteentörmäämisestä sekä kohtaamisista eri alojen rajapinnoilla.

– Monialaisessa DWoC-projektissa muotoilijan tehtävänä on ollut toimia muutosagenttina, katalysaattorina, suunnittelijana, visualisoijana ja trendien haistelijana. Projektin tuloksena syntyi uutta tietoa, osaamista ja prototyyppejä, mutta sovellukset ovat vielä aika kaukana kaupallisista tuotteista. Vielä tarvitaan lisää tutkimusta, tuotekehitystä ja yhteistyötä, kertoo Kääriäinen.

Kahden vuosikymmenen ajan tekstiilialalla työskennellyt Kääriäinen on nähnyt omin silmin alaa mullistaneet suuret rakenteelliset ja materiaaliteknologiset muutokset. Yhtäältä muutokset näkyvät Kääriäisen mukaan tekstiilituotannon siirtymisenä Euroopan ulkopuolelle. Toisaalta myös tekstiileiden tuotantotavat ja -tekniikat ovat kehittyneet merkittävästi erityisesti materiaaliteknologian osalta.

Jatkuvasta kehitystyöstä ja uusista innovaatioista huolimatta tekstiilialaan kohdistuu silti yhä kasvava globaali paine kestävämpien ja ympäristöystävällisempien materiaalien ja tuotantotapojen kehittämiseksi, sillä maapallon väestön kasvu yhdistettynä länsimaistuviin kulutustottumuksiin kasvattaa väistämättä myös tekstiilien tuotantoa. Kasvavaa tekstiilien tarvetta ei voida maapallon kestokyvyn rajoissa täyttää lisäämällä puuvillan tuotantoa, sillä puuvillan viljely vaatii paljon kasteluvettä ja viljelyalaa.

– Tarvitaan vaihtoehtoisia tuotannollisia ratkaisuja, joiden avulla materiaalia pystytään kierrättämään sekä tuottamaan kestävästi. Selluloosamuuntokuidut tarjoavat uudenlaisia vaihtoehtoja nykyisille tekstiilimateriaaleille. Niiden ominaisuuksia voidaan muunnella ja kustomoida, ja materiaali on jo itsessään kierrätettävää, ympäristöystävällistä, edullista, turvallista ja muuntautuvaa, kertaa Kääriäinen.

Uusien selluloosamuuntokuitujen yhtenä vahvuutena on niiden muokkautuvuus. Jo nyt tiedetään, että materiaalin ominaisuuksia voidaan muokata ja kuituihin yhdistää muun muassa sähköä johtavia nanokuitukomponentteja. Selluloosaa voidaan myös työstää 3d-tulostamalla ja laserleikkaamalla, ja sen vaihtelevat ominaisuudet soveltuvat mitä erilaisempiin tuotteisiin. Kääriäisen ohjaamana CHEMARTS-laboratoriossa on testattu muun muassa selluloosamuuntokuitujen johtavuutta ja käsiteltävyyttä, kehitetty valaisimien prototyyppejä ja kokeiltu materiaalin soveltuvuutta sisustuselementteihin. Tällä hetkellä Kääriäisen kiinnostuksen kohteena ovat kasvipohjaisten väriaineiden kehittäminen sekä selluloosamateriaalien värjäytymisen ja värinominaisuuksien tutkiminen.

– Aallossa tekstiilimateriaalien kehittäminen ymmärretään kokonaisprosessina, joka alkaa materiaalien tuottamisesta, molekyylitasolta, ja jatkuu aina muotoiltuihin tuotteisiin ja sovelluksiin. Tulevaisuudessa voi olla mahdollista kasvattaa bakteeriselluloosaa tai tulostaa vaatteen materiaaleja omiin tarpeisiin, hyödyntää materiaalia käsityöllisesti ja kompostoida ylijäämä, Kääriäinen visioi.

Tulevaisuuden taitoja opettamassa

Yksi tulokulma tekstiilien tulevaisuuteen on synteettinen biologia, jossa tekstiilimateriaaleja voidaan tuottaa keinotekoisesti mikrobien avulla. Niukkenevien resurssien maailmassa tuotannollisena raaka-aineena onkin mahdollista käyttää esimerkiksi ruoantähteitä tai jätettä. Materiaaleja voidaan myös kasvattaa esimerkiksi sienten rihmastoissa. Monialaisuuden tulisi Kääriäisen mukaan heijastua myös alan opetukseen.

– Keskeistä on ruokkia lapsen luontaista uteliaisuutta ja rakentaa ymmärrystä materiaalisesta maailmasta. Kysymällä ja tutkimalla hahmottuu myös se, mitä pidämme päällämme, mitä ympärillämme on, mistä arjen tavaramme on tehty, pohtii Kääriäinen.

Käsityössä tämä voisi tarkoittaa esimerkiksi materiaalien tuotantoketjujen tutkimista sekä materiaalien testaamista.

– Kun ymmärrämme esimerkiksi sen, että polyesteri valmistetaan öljystä, tiedämme myös enemmän materiaalin käyttäytymisestä, ympäristökuormasta, käsittelystä sekä hävittämisestä. Osa materiaaleista on luonnonmateriaaleja, toiset synteettisiä, mutta kaikkia materiaaleja käsitellään ja muokataan jollain tavoilla.

Kääriäisen mukaan tekstiili on siinä mielessä hedelmällinen osaamisalue, että siinä keskitytään materiaalin ominaisuuksiin sekä tuottamisen ja muokkaamisen tapojen hallintaan – siihen, miten materiaalia voi tuottaa, muokata ja muotoilla esimerkiksi neulomalla, kutomalla, kuituna, lankana tai rakenteena. Printti ja visuaalisuus ovat vain yksi pala tekstiilin maailmaa.

– Monipuolinen tekstiiliosaaminen sekä tekstiilin tuottamisen ja muokkaamisen tapojen hallinta on suuri etu niin tutkimuksessa kuin tuotekehityksessäkin. Tekstiilialan osaamista tarvitaan myös tulevaisuudessa, sillä tekstiiliä ei voi suunnitella ilman ymmärrystä sen rakenteesta ja teknologioista.

 

From Nature to Future, näyttely Helsinki-Vantaan lentoasemalla 11.1.–31.12.

Näyttely esittelee Aalto yliopiston muotoilualan opiskelijoiden biomateriaaliteknologiaa perustuvia teoksia, joiden raaka-aineina on hyödynnetty muun muassa puupohjaista selluloosaa, ruokajätettä, höyheniä ja kasveja.

 

TEKSTI JA KUVAT ANNA KOUHIA