I framtiden klär vi oss i björk

Stilbener finns i all den bark som träindustrin ser som avfall. Kristiina Wähälä forskar i vilka mediciner och ytbehandlingsmedel de kan bli. Bild: Niklas Meltio

Det finns stora planer för restprodukterna från pappers- och virkesindustrin. Snart smörjer du in händer och ansikte med en fuktighetskräm som innehåller tall. Du sover i lakan vävda av björkfiber. På morgonen dricker du en smoothie med tall som stabiliseringsämne. Du drar på dig en jacka av björk. Medan du går till jobbet laddar jackan din mobil.

Väldigt länge var träet intressant enbart för att vi brände det, byggde med det och gjorde papper av det. Så kom miljöaspekterna med i bilden, och fokus hamnade på allt det som blir kvar när vi har fått veden, virket och pappret. Ett träd innehåller ingredienser till mat, kläder, ytbehandling av människor och hus. Vissa ingredienser kan bli elektronikkomponenter. Forskningen är i ett spännande skede, och om bara några år masstillverkas flera av produkterna.

Trä består av cellulosa, hemicellulosa, lignin och små mängder av en del andra ämnen. Hemicellulosan, drygt 30 procent av träets beståndsdelar, har hittills försvunnit med processvattnet från träindustrin. Efter pro gradu-avhandlingen 2004 har Kirsi Mikkonen, akademiforskare vid Finlands Akademi och biträdande professor vid Helsingfors universitet, ägnat sig på heltid åt det förbisedda materialet.

Kirsi Mikkonen har stora förhoppningar på det porösa och stabila grangummit som kan ersätta både gummi och skumplast. Bild: Niklas Tallqvist

Kirsi Mikkonen forskar i en ätlig emulsion med naturlig vaniljsmak som kunde vara stabiliseringsmedel och ersätta många konstgjorda tillsatsmedel. Bild: Niklas Tallqvist

– Allt började med ett försök att ta fram en organisk och lufttät förpackningsfilm. Vi kom ganska långt, men filmen är alltför känslig för fukt för att den ska kunna användas som sådan. Dessutom är den inte tillräckligt elastisk. Det skulle kräva tunna plastskikt på båda sidor, då kunde den förlänga livsmedlens livslängd betydligt.

Men hemicellulosan har många andra möjliga användningsområden. Försöken med aerogel, ett skumaktigt material som är både hårt och poröst, har hittills varit lovande. Användningsområdena utökas av att det kan absorbera vätska upp till 40 gånger sin egen vikt.

– Det här materialet har vi kallat grangummi, och allt tyder på att det kan ersätta det gummi arabicum som faktiskt finns rätt allmänt i vår vardag, också i våra livsmedel, säger Mikkonen.

– Grangummi kan användas i aktiva förpackningar som suger upp livsmedlens fuktighet och gör produkterna mera hållbara, säger hon. Dessutom kan materialet användas som värmeisolering eller som skyddande förpackning för mediciner.

Den tredje vägen framåt är en emulsion som har samma färg och konsistens som vaniljsås, och som dessutom doftar svagt av vanilj. Den kan stabilisera och förena vatten och finfördelat fett.

– Emulsionen kunde fungera utmärkt i olika livsmedel där det behövs stabiliseringsmedel, och hemicellulosan hindrar samtidigt att fleromättade fetter härsknar. Vi kan alltså ersätta många konstgjorda tillsatsmedel och göra listan över e-koder betydligt kortare, säger hon.

Björkfiber bättre än viskos

Värmer man upp finfördelat träpulver till 90 grader i sex timmar så löser det upp sig. Man kan ta till vara fibrerna och använda dem i olika cellulosamaterial. Både textilier och korvskinn har redan testats som produkter, säger Ilkka Kilpeläinen, professor i kemi vid Helsingfors universitet och medlem av Finska Vetenskapsakademin.

Ioncell heter processen som Kilpeläinen och hans medarbetare på Chemicum utvecklat. Det existerar redan som tygbalar och en uppsydd klänning i Marimekkos högkvarter i Helsingfors. Projektet är egentligen nordiskt, för fibrerna spinns till tråd vid Borås universitet i Sverige.

Klänningen är uppsydd i ett trikåtyg tillverkat av björkfiber. Det är den enda i världen än så länge, och turnerar världen runt i Marimekkos regi. Bild: Leif Weckström

Erja Hirvis mönster Tiara från 2014 har tryckts på en bal ioncelltyg av björkfiber. Bild: Leif Weckström

Ilkka Kilpeläinen har redan sett Ioncelltyget av björkfiber vävas, tryckas och sys upp. Det har ingenting gemensamt med det surrogattyg som användes under kriget och knappt tålde tvätt. Bild: Leif Weckström

– Nu pågår diskussioner med några av de volymmässigt största textilföretagen i Norden och samtidigt i hela världen, säger Kilpeläinen.

Om fem år tror han att det redan finns flera fabriker som tillverkar textilier av trä, men förhoppningsvis också av avfallspapper och lump. Det är nästa steg.

Giftfri metod

Lösningsmedlet som utvecklats på Chemicum är superbasiskt och fritt från skadliga kemikalier. Massan man får kan sedan spinnas till fibrer, vilket också redan gjorts i ett samarbete mellan Helsingfors universitet, Aalto-universitetet och Marimekko.

– Än så länge behöver vi nya träfibrer för att tillverka material med Ioncelltekniken, men det tar inte lång tid innan vi kan återanvända fibrer från returpapper eller redan tillverkade, använda och kasserade plagg. Då har vi nått ett viktigt delmål. Förutsatt att vi kan hitta ett sätt att återanvända lösningsmedlet kan det här dessutom bli ett mycket billigt sätt att tillverka textilfibrer.

De senaste åren har den forskning han ägnar sig åt tagit många steg framåt.

– I fjol fick vi dessutom lite vind i finansieringen sedan det första Ioncell-tyget tillverkats, säger han.

Pionjärer inom bioekonomi

Av en slump startade den här forskningen redan 4–5 år innan någon började tala om bioekonomi. Målet var redan då att hitta billiga, stabila, ofarliga och återanvändbara material att tillverka i stor skala.

– 2003 var det här början på något nytt som ingen kunde överblicka. Framför allt var det industrin som såg sig om efter nya produkter eftersom det just då började stå klart att virke och papper inte var de framtidsprodukter som skulle rädda ekonomin. Vi diskuterade med hela branschen och kom fram till textilier, säger professor Kilpeläinen.

Redan under knapphetens tid under kriget utnyttjades cellulosa som surrogatingrediens i en del kläder, men på den tiden kände man bara till en mekanisk process som gav mycket instabila tyger. De klarade knappt tvätt, säger Kilpeläinen. Nu finns det ett tyg som är hållbarare än hampa och som inte skrynklas hur man än knådar det.

– Tanken är att det här kostnadsmässigt ska kunna konkurrera med både bomull och viskos och erbjuda ett material av bättre kvalitet. Dessutom finns det en miljöaspekt: Viskos är också tillverkat av cellulosa, men i processen används koldisulfid som är mycket giftigt. Bomull trivs för sin del i länder där det är varmt och torrt, samtidigt som det krävs mycket vatten för att få bra skördar. Det är i längden en ohållbar ekvation, säger han.

Trälim utan lim

I hyllan har han ännu en produkt som testas i laboratoriet i Gumtäkt och på VTT. Med i grunden samma teknik får man fram ett lösningsmedel som gör att man i princip kan limma ihop trä med trä. Fogen är så hållbar att man kunde tillverka limträ på ett giftfritt och ekologiskt sätt.

Ioncelltekniken ger rum för framtidsvisioner i mängd. Om man klär över fibrerna med klorofyllceller får man ett material som överför elektricitet. På sikt kan vi ha kläder som är halvledare, eller organiska solceller som kan tillverkas billigt och dessutom återvinnas.

Ilkka Kilpeläinen började som plåtslagare. Sedan halkade han in på laborantbanan och blev så inspirerad att han började studera organisk kemi vid Helsingfors universitet.

– Det var professor Gösta Brunow, ligninexperten, som var min definitiva inspirationskälla. Vi kom alltid bra överens, säger han och pekar på en hattask på ett sidobord i kontoret:

– Där är hans doktorshatt. Den fick jag ärva efter hans begravning.

Medicin av granbark

Stilbener är aromatiska kolväteföreningar i den bark som mest varit en avfallsprodukt i skogsindustrin. Nu kan stilbenerna förädlas till medicin, träimpregnering och solkräm.

Kristiina Wähälä, forskningsledare och professor i organisk kemi vid Helsingfors universitet, är tacksam för det nordiska klimatet. Det gör att allt växer långsamt och får kämpa för sin existens. Resultatet är mer aromatiska ämnen än längre söderut. Det märker man inte minst om man jämför vilda bär eller dill från Finland med deras sydligare släktingar.

– De naturliga antioxidanterna i barken är ett inbyggt självförsvar som skyddar trädet mot mögel och ohyra, och ett av målen är att ta fram en impregneringsvätska som är helt byggd på barkens byggstenar, säger hon. Då skulle man äntligen få ett helt giftfritt sätt att skydda och ytbehandla träkonstruktioner.

Ett av målen är att ta fram en impregneringsvätska som är helt byggd på barkens byggstenar.

Dessutom fungerar stilbenerna på samma sätt på människans hud. Sol- och andra hudkrämer är en produktgrupp där de kan komma till användning. I förlängningen hägrar dessutom mediciner mot många olika sjukdomar, säger hon.

65 procent av jordens befolkning använder traditionella mediciner. Naturmedlen är alltså fortfarande viktiga. Nu är det vetenskapliga målet att få reda på varför naturmedlen fungerar. Det är ett till stora delar outforskat fält. Kan man isolera ett naturmedel och tillverka ett läkemedel av det fungerar det ännu bättre än i naturligt tillstånd.

– Av världens omkring 500 000 högre växtarter har 13 000 använts för medicinska ändamål i Europa. I dagsläget har vetenskapen bara undersökt 10 procent av de naturliga molekylerna, så det här jobbet tar inte slut i första hand, säger Wähälä.

Inom tio år tror hon att stilbenforskningen genererat flera kommersiella företag, i bästa fall inom universitetens campusområden. Forskning och industri jobbar så parallellt att båda skulle vinna på geografisk närhet.

– Men grundforskning handlar om väldigt långa bågar, så det är svårt att förutspå vad som kommer att lyckas och vad som bara blev ett spännande experiment, säger hon.

– Sannolikt är det produkter för träskydd och kosmetika som blir lättast att tillverka, men också inom medicinsektorn finns det goda chanser till framgång. Eftersom stilbener kan hindra inflammationer kan de användas i antibiotika, och de kan framför allt ge ett skydd mot sjukhusbakterier. Eftersom vi i dag siktar in oss på att undvika sjukdomar, inte bara bota dem, kommer stilbenerna att spela en viktig roll i kampen mot typ 2-diabetes, alzheimer och cancer.

Halvledare

Finska träd innehåller ovanligt mycket stilbener. Det fina med dem är att de i teorin kan användas till så många olika saker. De är till exempel fotoaktiva, alltså tar de emot energi. Det här kan vara en möjlighet för halvledarteknologin. Kombinerar man kisel och stilben kan man få ett så effektivt material att det kan utnyttjas i nanoteknologin.

Bild: Maija Hurme

Samma förmåga att ta emot strålning gör att stilbener också kunde användas i solkrämer. Det verkar som om de skulle skydda hudceller från skadlig uv-strålning.

– Det allra bästa är att granen är råmaterial för så mycket papper och virke att barken räcker till för en mycket omfattande stilbenindustri, oavsett vilken riktning den tar. När stilbenerna är tillvaratagna har man fortfarande samma mängd rester från virkesindustrin som man fortfarande kan bränna eller använda som strö, säger Kristiina Wähälä.

– Eftersom stilbenerna skyddar träet för mikrober kan det till och med hända att ströet utan dem fungerar ännu bättre i komposten.

Aktia hjälper dig att tänka framåt

De flesta finländare har idag koll på att hem, fritidsbostad och fordon behöver försäkras för att hålla ekonomin i balans om allt inte går som planerat. När det kommer till personförsäkringar är läget ett annat. Jämfört med många andra länder har Finland ett bra socialskydd och många förlitar sig på att man får tillräckligt stöd för att klara sig ekonomiskt om något allvarligt inträffar. Men hur långt räcker socialskyddet egentligen? Hur påverkas livet om man insjuknar allvarligt och inte längre kan arbeta? Klarar sig familjen ekonomiskt utan en förälder? 9.4.2020 - 00.00

Mer läsning