Useimmat optiset sovellukset, kuten aurinkokennot ja erikoislasit, valmistetaan uusiutumattomista materiaaleista. Esimerkiksi lasiin tarvittavan hiekan povataan kuitenkin loppuvan maailmasta. Lasia kyllä kierrätetään, mutta se nielee paljon energiaa.
Ratkaisu voi löytyä uusiutuvista raaka-aineista, uskovat Aalto-yliopiston, Turun yliopiston, Tukholman yliopiston ja Brittiläisen Kolumbian yliopiston tutkijat. Advanced Materials -lehdessä julkaistussa tutkimuksessa he kartoittivat, miten lignoselluloosasta eli kasvien biomassasta voidaan pilkkomalla ja uudelleen kokoamalla saada materiaaleja optisiin sovelluksiin.
Lignoselluloosa koostuu selluloosasta, hemiselluloosasta ja ligniinistä. Niitä löytyy lähes kaikkien kasvien tukirakenteista. Paitsi metsistä, lignoselluloosaa löytyy myös elintarviketeollisuuden ja maatalouden sivuvirroista.
Kun lignoselluloosan ainesosia pilkotaan hyvin pieniksi osiksi ja kootaan sitten uudelleen, voidaan saada aikaan uusia, uudella tavalla toimivia materiaaleja. Kiinnostavia ominaisuuksia ovat esimerkiksi läpinäkyvyys, heijastavuus, ultraviolettivalon suodatus ja rakenteelliset värit.
”Sopivasti yhdistelemällä niistä voidaan esimerkiksi saada valoon reagoivia pinnoitteita ikkunoihin, ja materiaaleja, jotka reagoivat tiettyyn kemikaaliin tai höyryyn. Tai suojia, jotka imevät haitallisen ultraviolettisäteilyn ja toimivat ikään kuin aurinkorasvoina”, kuvailee Jaana Vapaavuori, toiminnallisten materiaalien apulaisprofessori Aalto-yliopistosta.
Lignoselluloosaa on paljon helpompi räätälöidä kuin lasia.
”Voimme tehdä siitä esimerkiksi aurinkokennoihin lasin korvikkeita, jotka edistävät valon imeytymistä ja näin kennon hyötysuhde saadaan paremmaksi”, kertoo materiaalitekniikan professori Kati Miettunen Turun yliopistosta.
Tällä hetkellä biopohjaiset optiset materiaalit ovat vielä perustutkimuksen ja prototyyppien asteella. Aalto-ylipistossa on kehitetty esimerkiksi valokuituja ja valoon reagoivia kankaita.
Vapaavuoren mukaan loikka kaupalliseen tuotantoon voi lähteä kahdesta suunnasta: joko jätteelle luodaan uudelleenkäyttöpainetta säätelyn kautta tai tutkimuksessa syntyy tarpeeksi houkuttelevia tuloksia ja läpimurtoja.
”Me uskomme, että molemmille on tarvetta: poliittiselle ohjaukselle ja vahvalle tutkimuspanostukselle”, sanoo Vapaavuori.
Innovaatioiden kehittämistä on hidastanut valmistusmenetelmien hinta. Toinen haaste on selluloosan ja veden kohtaaminen.
”Selluloosahan rakastaa vettä. Siksi siitä tehtyjen optisten materiaalien vakaus kosteissa oloissa on asia, jota tutkijat ympäri maailmaa yrittävät ratkaista”, Vapaavuori sanoo.
