Optiska vitmedel används i många produkter för att ge dem ett fräscht utseende, men de är inte biologiskt nedbrytbara och medför problem för både människans hälsa och miljön. Om forskare vid Åbo Akademi får som de vill, har vi snart ersatt de traditionella vitmedlen med miljövänliga sådana.
Text & foto: Nicklas Hägen
VITHET GER ett fräscht och rent intryck. Därför används optiska vitmedel i en mängd olika produkter. Om du läser den här texten i den tryckta tidningen och inte på webben, så innehåller med all sannolikhet tidningens papper någon form av vitmedel som gör pappret vitare och kontrasten till tryckfärgen större.
Vitmedel är inte samma sak som blekmedel, även om de ofta används samtidigt. Blekmedel bryter ner smuts genom kemiska reaktioner, medan vitmedel lägger sig på ett materials yta och avger ett sken. Då din vita skjorta lyser upp i ett blåtonat vitt sken när du går på nattklubb, är det vitmedlets verkan du ser.
– Optiska vitmedel är kemiska preparat som samlar åt sig UV-strålning och omvandlar det till synligt blått ljus. Det betyder att saker ser renare ut, säger Pedro Fardim, professor i kemisk träförädlingsteknik vid Åbo Akademi.
Optiska vitmedel finns också i till exempel tvättmedel, kosmetika och medicinsk teknologi. De är väldigt vanliga men långt ifrån problemfria. De kan i värsta fall förändra människans hormoncykel och förorsaka sjukdomar som ADHD eller cancer, men molekylerna är också instabila vilket gör att deras verkan är relativt kortvarig. Dessutom transporteras vitmedlen vanligen i flytande form, vilket är både dyrt och ett slöseri på vatten.
Men det största miljöproblemet är kanske ändå att vitmedlen är svåra att bryta ned och fäster sig dåligt.
– De traditionella vitmedlen består av en sulfonsyra med en negativ laddning och till exempel textilfibrer har vanligen en yta som också är negativt laddad. Det här gör att du behöver länka vitmedlen kemiskt till fibrerna, vilket vanligtvis görs med salter som innehåller kalcium- eller magnesiumjoner, säger Fardim.
– Man lägger dem till en beredning och en del av vitmedlet fastnar på textilerna. Resten åker med sköljvattnet ut i vattendragen och det är ett stort problem, eftersom vitmedel inte är biologiskt nedbrytbara.
Ny teknik
Det går att ersätta de optiska vitmedlen med naturprodukter som är mindre skadliga för människor och miljön. Fardims forskargrupp vid Åbo Akademi har tilldelats 800 000 euro av det statliga innovationsfinansieringsverket Tekes för att under de kommande två åren lägga grunden för en kommersiell verksamhet, vilket innebär att forskningen redan har kommit rätt långt.
Forskargruppen har tagit fram en ny teknik, en naturprodukt som baserar sig på polysackarider som kommer från träd. Man använder en komponent vars laddning går att anpassa efter ändamålet och tillsätter ett färgämne som gör det möjligt att ställa graden och nyansen på vitmedlets ljus.
– Vi kan manipulera komponenten så att den är positiv eller negativ, och vi kan reglera mängden fotoaktiva grupper. På det här sättet kan vi få den att fästa bättre och justera ljuset, säger Fardim.
– Komponenten är biologiskt nedbrytbar och pulverbaserad, vilket gör den lätt att använda, transportera och förvara. En av de stora drivkrafterna är att vi kan förädla olika former av trä- och växtavfall – till exempel sidoströmmar från industrin – som råvara, genom att extrahera och modifiera polysackariderna ur avfallet.
Mera analyser
Förutom att lägga grunden för ett företag, ska man under de kommande två åren ytterligare analysera hur produkten bryts ner, om den är giftig för celler och hur den agerar i människokroppen. Att det är en naturprodukt innebär nämligen inte att den automatiskt är miljövänlig och hälsosam.
– Jag kommer från Brasilien där vi har många ormar vars gift är naturligt, men kan ta livet av dig. Att det är naturligt gör det inte automatiskt gott. Därför behöver vi närma oss det här systematiskt med en livscykelanalys och analysera dess cytotoxicitet och biokompatibilitet. Visst, vår komponent är en naturlig polymer, men vi lägger till en funktionalitet som är syntetisk och inte kommer från naturen, säger Fardim.
– Samtidigt har de flesta polysackarider en bra biokompatibilitet, de är icke-toxiska och biologiskt nedbrytbara. Polysackarider finns i överflöd i naturen och vi har ett stort maskineri av mikroorganismer som äter dem så på det sättet startar vi från en plattform som är mycket trygg. Men vi måste gå igenom det systematiskt.
Målet är att man vid 2020 ska ha en serie produkter som är trygga att testas för konsumentbruk innan de släpps på marknaden.
– Det viktigaste vi kan bidra med här är vad vi kan göra för att skydda vattnet. Vi förväntar oss inte att allt material ska komma från den finländska skogen, men att konceptet ska vara finländskt och att det ska motivera större globala företag att se på potentialen i naturliga produkter och avfall i sina kemiska beredningar. För det finns en stor möjlighet att förbättra säkerheten i dem.
En annan version av artikeln har tidigare publicerats i tidskriften Finlands Natur 3/2017.
Finansieringen för projektet kommer från Tekes finansieringskoncept för forskningsidéer på väg att bli kommersiella produkter, TUTLI. Eftersom forskningen öppnar nya möjligheter för den finländska skogsindustrin är det klart att det också ur statlig synvinkel finns ett ekonomiskt intresse.
Potentialen är stor. Inom den globala marknaden för optiska vitmedel rör sig uppskattningsvis 50 miljarder euro. Pappersindustrin med sina 37 miljarder euro och textilindustrin med 4,7 miljarder euro är de största marknaderna.
– Tillväxtpotentialen på marknaden är cirka 1,5 procent fram till år 2020. Det kan hända att den nuvarande teknologin förbjuds så ekonomiskt är vår tajming mycket bra, säger Pedro Fardim.
Projektet utförs i samarbete med Smart Chemistry Park i Reso, som ytterligare knyter det till Åboregionen. Till utmaningarna hör att öka produktionsmängderna och krympa kostnaderna, bland annat genom att se till att produktionen inte behöver
genomgå så många steg.
Ett lågt pris på produkterna är centralt för att få ut dem på marknaden. Men med ökade restriktioner inom till exempel kosmetika- och matindustrin växer behovet av nya, miljövänliga produkter som företagen vid behov också kan tänka sig betala lite mera för.
– Att sikta mot produktlansering involverar priser och konkurrens. Det är den stora skillnaden mot vanlig universitetsforskning, säger Fardim.
– Vi behöver också attrahera investerare för att kunna växa och få igång en produktion för pilottestning. Om ett stort företag vill ha 300 kg att testa ska vi kunna ge dem det inom några veckor, idag har vi inte anläggningarna för sånt. Att utforma reaktorerna och liknande är ett stort ingenjörsarbete, men vi har konceptet klart för oss – vilka kemiska komponenter som behövs, hur de läggs till i lösningen och så vidare. Det är det viktigaste.