Kuusen kuori on ollut metsäteollisuudessa toisarvoinen raaka-aine. Sitä on käytetty polttoaineena energiantuotannossa ja karikkeena huusseissa. Uusi tutkimus kuitenkin tarjoaa mahdollisuuden käyttää sitä korkean jalostusarvon high tech -tuotteisiin.
Salaisuus piilee stilbeeni-nimisissä molekyyleissä. Kuusen kuoren painosta näitä aromaattisia hiilivetyjä on 1–10 prosenttia, ja ne ovat liukoisessa muodossa sidoksissa sokereihin.
— Stilbeenit ovat luonnon antioksidantteja, joiden avulla puut puolustautuvat lahottajasieniä ja tuholaisia vastaan, orgaanisen kemian professori Kristiina Wähälä kertoo.
Tämä suojaominaisuus mahdollistaa useita kaupallisia sovelluksia. Stilbeenejä voisi käyttää termiittien karkottamiseen tai puun suoja- ja kyllästeaineena perinteisten kemikaalien sijasta.
— Stilbeenit ovat tehokkaita suoja-aineita, joten luultavasti niitä voisi käyttää vähemmän kuin perinteisiä kemikaaleja, Wähälä arvioi.
Stilbeeneistä yritetään myös kehittää syöpälääkkeitä. Kun ne suojaavat puun soluja homeen etenemistä vastaan, ne voisivat samoin suojata ihmissoluja esimerkiksi paksusuolensyövän etenemistä vastaan.
Wähälän ryhmä on valmistanut kandidaatteja lääkestilbeeneiksi jo kauan, synteettisesti laboratoriossa. Tarjokkaat on lähetetty Meilahteen lääkekehittelijöille edelleen testattavaksi. Molekyylin rakentaminen pala palalta on kuitenkin hidasta ja kallista.
Viime vuosina Wähälän ryhmä on kehittänyt niin sanottua kuumavesiuuttoa, menetelmää, jossa isotkin molekyylit pystytään irrottamaan kokonaisina puun kuoresta.
— Tämä on atomiekonomista. Stilbeenin runko saadaan suoraan kuoresta, ja laboratoriossa siihen voidaan lisätä eri palikoita tarpeen mukaan.
POHJOINEN ETU
Toistaiseksi stilbeenien jatkokehitys on talouslupaus, joka voi toteutua tai jäädä toteutumatta. Perustutkimuksen ja parissa vuodessa kaupalliseksi sovellukseksi tähtäävän tuotekehityksen välillä on harmaa alue, joka ei juuri saa rahoitusta mistään suunnasta.
— Meidät tunnetaan metsä- ja puumaana, ja tässä olisi mahdollisuus kehittää hukkaan heitettävistä palasista hinnaltaan korkeita erikoistuotteita, Wähälä vetoaa.
Suomessa on paitsi paljon metsiä, nimenomaan hyvin stilbeenipitoisia metsiä. Kuusiemme kuoressa on enemmän stilbeenejä kuin esimerkiksi Keski-Euroopassa.
— Pohjoisessa puiden hidas kasvu ja karut ympäristöolosuhteet rikastuttavat puihin enemmän aromaattisia aineita kuin etelässä. Sama pätee marjoihin, Metsäntutkimuslaitoksen erikoistutkija Tytti Sarjala sanoo.
SUOJAKERROIN?
Stilbeenien kaupallisista mahdollisuuksista riittää villejä visioita. Aine on todettu fotoaktiiviseksi. Valonsäteen vaikutuksesta se ottaa energiaa vastaan ja muuttaa olemustaan niin sanotusta trans-muodosta cis-muotoon eli isomerisoituu.
Tämän ansiosta stilbeenit voivat soveltua erilaisiksi merkkiaineeksi ja energian talteenottoon sekä puolijohdeteollisuuden rakenneaineeksi.
— Kaksi eri energiatilaa on periaatteessa samankaltainen mekanismi, johon piin toiminta perustuu. Sitomalla pii ja stilbeeni yhteen piin puolijohdeominaisuuksia voi mahdollisesti edelleen tehostaa. Tämä voi olla hyödyksi nanoteknologian kehittämisessä, kun kaiken pitää olla pienempää ja tehokkaampaa, Metlan tutkija, kemian ja molekyylitutkimuksen tohtoriohjelmassa opiskeleva Harri Latva-Mäenpää kertoo.
Arkisemmin stilbeenien auringon säteilyä vastaanottava ominaisuus voi tulevaisuudessa saada käyttöä aurinkorasvoissa.
— Stilbeenien ounastellaan suojaavan kasvien soluja haitalliselta uv-säteilyltä. Tästä ominaisuudesta voi olla hyötyä ihmisellekin, Tytti Sarjala sanoo.
KARIKE VAIN PARANEE
Kuusesta tehdään niin valtavat määrät paperia ja lautaa, että kuorenjämiä riittäisi stilbeeniteollisuuden tarpeisiin yllin kyllin. Kun stilbeenit on poistettu kuorista, jämät voi edelleen polttaa tai käyttää karikkeena.
Mutta miten stilbeenien poisto vaikuttaa kuoren huussinkäyttöominaisuuksiin? Tutkijat naureskelevat. Tätä kun ei ole varsinaisesti vielä tutkittu.
— Luultavasti stilbeenien poiston jälkeen huussikarike on entistä parempaa. Stilbeenithän suojaavat kuorta mikrobeilta, joten ilman stilbeenejä kompostoituminen käynee nopeammin, Sarjala arvioi.
Artikkeli on julkaistu Yliopisto-lehdessä 6/2014.
Yliopisto-lehti on kaikille tarkoitettu, monipuolinen tiedelehti Helsingin yliopistosta.
Tilaa ja rakastu tieteeseen.