Elektroniikkaa sisältävä tekstiili on haaste kiertotaloudelle

Elektroniikkaa sisältävä vaate tai tekstiili tarjoaa monenlaista lisäarvoa käyttäjälleen, mutta tuo samalla erilaisia haasteita kiertotalouden näkökannalta. Artikkelissa pohditaan nykyisin käytössä olevien valoteknologioiden lisäämistä vaatteeseen ekologinen kestävyys huomioiden.

Kirjoittajat: Henna Ahola ja Minna Cheung

Valoteknologian sovelluksia vaatteissa ja asusteissa

Puettava teknologia, tässä tapauksessa valoteknologian hyödyntäminen vaatteessa, on suosittua sen mahdollistamaa näyttävyyttä suosivissa tilanteissa kuten estradilla ja tapahtumissa. Luova studio Switch Embassy (2019) lanseerasi erään yrityksen markkinointikampanjassa LED-näyttöisen t-paidan, johon käyttäjä pystyy kirjoittamaan tekstiä matkapuhelimella. Valoteknologialla voidaan sisällyttää tekstiiliin ja vaatteeseen ominaisuuksia vastaamaan erilaisiin tarpeisiin, mutta useimpien tällaisten vaatteiden ja asusteiden ongelmana on nykyisin niiden huonohko kestävyys ja käytännöllisyys. Valokuitutekstiilistä valmistettuja vaatteita ei voi pestä pesukoneessa ja jopa kevyessä käytössä kuidut katkeilevat.

Valokuidun idea on kuljettaa valoa kuidun päähän loistavaksi pisteeksi, mutta kuidun katkeillessa valo ei enää jatka kuidun loppuun saakka. Valokuitutekstiilin haastavan käytön ja epämukavuuden vuoksi vaatetta käytetään silloin, kun halutaan valojen olevan päällä. Tämä vähentää vaatteen käyttötilanteita huomattavasti. Ympäristökuormituksen näkökannalta katsottuna vähäiset käyttökerrat suurentavat tuotteen hiilijalanjälkeä merkittävästi. Elektroniset komponentit ovat taakka luonnolle, mutta voimme pidentää käytettävien komponenttien ikää keskittymällä käytännöllisyyteen sekä laatuun.

Valoteknologiaa hyödynnetään viihdearvon lisäksi myös turvallisuuden vuoksi, kuten Image Wear Oy:n talvivaroitustakissa (kuva 1). Tuote on suunniteltu jatkuvaan käyttöön vaativiin olosuhteisiin kuten rakennustyömaalle. LED-valonauhan ansiosta käyttäjä näkyy ilman ulkoista valolähdettä, mikä tuo lisäturvaa käyttäjälle. Useat käyttökerrat pienentävät tuotteen elinkaaren aikaista hiilijalanjälkeä. Teknologia ja akku on irrotettavissa tuotteen huoltoa, uudelleenkäyttöä ja kierrätystä varten.

Kuva 1. Pimeässä näkyvä varoitustakki, joka sisältää sekä perinteisiä heijastimia että valoteknologiaa (Kuva: Image Wear 2019)

Turvallisuutta lisäävät myös lemmikkien kaulapannat ja suoja-asusteet, jotka näkyvät pimeään vuodenaikaan myös kaupunkimaisissa olosuhteissa. Kävelijät ovat omaksuneet vastaavanlaiset asusteet perinteisen heijastimen sijaan.

Elektroniikan vaikutukset vaatteen käytettävyyteen ja kuormitukseen

Elektroniikkaa sisältävien tekstiilien huolto, uudelleenkäyttö ja kierrätettävyys on vaikeaa, jos teknologian irrottaminen tuotteesta ei onnistu helposti. Kun teknologia voidaan irrottaa, tuotteen käyttötilanteet laajentuvat, kun tuotetta voi käyttää sekä valoteknologian kanssa että sitä ilman. Kun virtapiirin suunnittelussa pesunkestävyyttä ei tarvitse huomioida, voidaan käyttää tavallisimpia elektronisia komponentteja, mikä tekee tuotteesta edullisemman ja korjattavan.

Jokainen elektroninen vaate tai asuste vaatii virtalähteen. Tällä hetkellä vaatteeseen tai asusteeseen lisättävä elektroniikka saa tarvittavan virran litiumioni-nappiparistosta, joiden kesto vaihtelee käytön ja pariston laadun mukaan. Nobel-palkittu kemisti Akira Yoshino kehitti nykyisen kaupallisesti toteuttamiskelpoisen litiumioniakun (Li-Ion) jo vuonna 1985, mikä mahdollisti nykyisen mobiilin maailman. Litium on myös erittäin kevyttä, mikä on tärkeää, kun puhumme puettavasta elektroniikasta. Tällaisten suoja-asusteiden käytön lisääntyessä kuitenkin myös ongelmajätteen määrä lisääntyy vastaavasti. Tulevaisuudessa virtalähteet ovatkin todennäköisesti aurinkokennokapseleita tai valonkerääjiä. Myös ympäristömyötäisempiä akkuja kehitetään jatkuvasti, mutta kehitys on hidasta. (Murray 2019.)

Litium ei ole uusiutuva luonnonvara maapallolla. Sen louhinta ja käsittely sekä akun kokoaminen vaatii runsaasti vettä, energiaa ja luonnolle haitallisia kemikaaleja. Louhinnassa käytetyt myrkylliset kemikaalit saastuttavat vesistöjä, mikä haittaa paikallista maanviljelyä. Stena Recyclingin (2020) mukaan litiumioniakun tehokkaan ja turvallisen kierrätyksen tarve on suuri. Litiumin pienet määrät tuotteissa, korkeat kustannukset erottelussa ja alhaiset maailmanmarkkinahinnat ovat syynä litiumin kierrätyksen heikkoon kannattavuuteen, mutta materiaalin rajallisuuden vuoksi kierrätystä on lisättävä. Akkutieto.fi:n mukaan vuonna 2020 on aloitettu isojen litiumioniakkujen keräyspilotti (Akkutieto.fi 2020). Louhintaan liittyvät eettiset ongelmat ovat edelleen ratkaisematta.

Elektroniikan vaikutus vaatteen ekologiseen kestävyyteen

Elektroniikkaa sisältävän vaatemalliston suunnittelu ekologinen kestävyys huomioiden oli Henna Aholan opinnäytetyön aiheena. Modulaarisuuden toteutumisen lisäksi työssä selvitettiin tuotekohtaisen akun tarpeellisuutta. Työssä kävi selville, että monet omistavat yhden tai useamman varavirtalähteen, jotka ovat käytössä kuukausittain tai harvemmin. Vähälle käytölle jääneet varavirtalähteet vaikuttavat hyviltä korvikkeilta erillisille akuille. Yleisimmät varavirtalähteet vastaavat kooltaan pientä nenäliinapakettia tai tupakka-askia (kuva 2). Koko on suhteessa virtalähteen kapasiteettiin, minkä vuoksi tarvittava kapasiteetti ja koko pitää ottaa huomioon vaatteen kaavoituksessa. (Ahola 2020.)

Kuva 2. Pieni varavirtalähde sopii vaatteeseen valotehosteen virtalähteeksi. (Kuva: Henna Ahola)

Kuva 3. Henna Aholan Luminatic-opinnäytetyömalliston tuote, jossa on erikoistehosteena LED-valonauhaa. (Kuva: Annika Luukko)

Vaatteille on pesu- ja huolto-ohjeet, kuten elektroniikalle on IP-luokitukset. Puettava muotoilu haastaa IP-luokitukset ja standardit, sillä vaatimukset ovat erilaiset. Nykyiset IP-luokitukset kertovat pölyn- ja vedenkestävyydestä, mutta eivät väännön, puristuksen, venyvyyden, turvallisen ihokosketuksen ja pintalämmön kestävyydestä. IP-luokitus sekä standardit vaikuttavat tuotetakuun myöntämiselle. Ne eivät ole pakollisia, mutta niillä luvataan laatu ja kestävyys sekä ohjataan kuluttajaa ymmärtämään tuotteen rajat ja ominaisuudet. Koska elektroniikan valmistaminen ja hyödyntäminen puettavassa tuotteessa on ekologinen haaste, pitäisi pyrkiä pidentämään elektroniikan kestävyyttä, hyötysuhdetta ja käyttöikää. Elektroniikan yhdistämiselle vaatteeseen tulee olla hyvät perustelut, jotta se olisi uudelleenkäytön ja kierrätyksen näkökannalta järkevää. Turvallisuuden lisäämisen lisäksi syy voi olla kehontoimintojen tarkkailu. Urheilusuorituksen ja hyvinvoinnin seuraaminen helpottuu ja muuttuu käyttömukavammaksi, kun sensori on melko huomaamattomasti integroitu vaatteeseen. Toisaalta edellä mainittuihin haasteisiin ei ole löydetty vielä toimivia ratkaisuja. Tällä hetkellä näyttääkin siltä, että samojen toimintojen mittaaminen suoraan keholta edistyy nopeammin.

Elastronics-hankkeessa tutkitaan joustavien virtapiirien ja sensoreiden mahdollisuuksia. Monitoroinnissa suoraan iholle aseteltavan joustavan laastarimaisen sensorin avulla voidaan tulevaisuudessa mitata samoja kehontoimintoja kuin vaatteeseen sijoitettujen sensoreiden. Tällöin ei ole perusteltua yrittää integroida vastaavaa teknologiaa vaatteeseen, mikä tekisi vaatteesta kalliimman, vaikeammin huollettavan ja käytettävän sekä lisäksi uudelleenkäyttöön tai kierrätykseen sopimattoman. (Elastronics 2020)

Ecotronics-hankkeessa puolestaan pyritään löytämään ratkaisuja elektroniikan ekologisen kuormituksen vähentämiseen virtapiirin tulostamisen, biohajoavan sähköä johtavan musteen ja valon avulla ladattavan akun tuloksena. (Econtronics 2020)

Lähteet

Ahola, H. 2020. LUMINATIC. Sesongiton ja kaupallinen naistenvaatemallisto. AMK-opinnäytetyö. LAB-ammattikorkeakoulu, Muotoiluinstituutti. Lahti. [Viitattu 15.11.2020] Saatavissa: http://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2020112323897

Akkutieto.fi. 2020. Akut kiertoon. [Viitattu 20.11.2020] Saatavissa: http://akkutieto.fi/

Ecotronics. 2020. [Viitattu 20.11.2020] Saatavissa: https://www.ecotronics.fi/

Elastronics. 2020. [Viitattu 20.11.2020] Saatavissa: https://www.facebook.com/elastronics/

Image Wear Oy. 2019. Talvivaroitustakki lk3 LED. [Viitattu 8.10.2020]. Saatavissa: https://www.imagewear.fi/verkkokauppa/teollisuus/alytuotteet/talvivaroitustakki-lk3-led

Murray, J. 2019. Is the Nobel Prize-winning lithium-ion battery really having a positive impact on the environment? NS Energy. [Viitattu 12.12.2019]. Saatavissa: https://www.nsenergybusiness.com/features/lithi¬um-ion-battery-environmental-impact/

Stena Recycling. 2020. Tutkimushanke: litiumioniakkujen kierrätys. [Viitattu 20.11.2020]. Saatavissa: https://www.stenarecycling.fi/kestava-kierratys/tulevaisuuden-kierratysta-koskevia-tutkimuksia/litiumioniakkuja-koskeva-tutkimus/

Switch Embassy. 2019. TshirtOS. [Viitattu 22.11.2019]. Saatavissa: http://switchembassy.com/casestudytshirtos

Kirjoittajat

Henna Ahola on LAB-ammattikorkeakoulun Muotoiluinstituutin muoti- ja vaatetussuunnittelun opiskelija, joka on kiinnostunut elektroniikan yhdistämisestä käyttövaatteeseen niin, että se tuo lisäarvoa käyttäjälleen kiertotalouden periaatteita huomioiden. Aihe on laaja ja inspiroiva sekä alati kehittyvä.
@hennavestian

Minna Cheung on puettavan muotoilun lehtori LAB-ammattikorkeakoulun Muotoiluinstituutissa. Hän on aikaisemmalta ammatiltaan vaatesuunnittelija, yrittäjä, joka on kiinnostunut uusista mahdollisuuksista teknologioiden, vaatteiden ja tekstiilien kiertotalouden symbioosissa.

Artikkelikuva: https://pxhere.com/fi/photo/1146683 (CC0)

Julkaistu 27.1.2021