Teksti Marianna Salin, kuvitus Istock
Kemiaa on kaikkialla: labrojen ja tehtaiden lisäksi sen ihmeitä voi todistaa ihan tavallisessa arjessa. Miten kofeiiniton kahvi uutetaan ja mikä on paras kemiantehdas?
1 Ruoka: Mikrobit, ruuanlaiton taiturit
Mikrobit voivat pilata ruokamme, mutta ne myös tekevät meille ruokaa. Eläinperäistä proteiinia korvaa tulevaisuudessa yhä useammin sienten tai bakteerien valmistama proteiini. Raaka-ainetta nämä mikrobit saavat kasveista, mutta ilman peltoakin pärjätään, jos hiili, typpi ja vety napataan ilmasta ja vedestä.
Jos tankissa tuotettu proteiini kuulostaa epäilyttävältä, kannattaa katsoa vanhaan tammitynnyriin. Hiivasienet ovat käyttäneet viljasta olutta ja rypäleistä viiniä jo tuhansien vuosien ajan. Hiiva kohottaa myös leivät ja pullat. Bakteerit puolestaan hapattavat maidosta jogurttia ja kaalista hyvin säilyvää hapankaalia.
2 Kännykkä: Virtaa ikivanhalla tavalla
Alessandro Volta osoitti jo 1799, että sähköä voidaan tuottaa kemiallisesti. Tämän keksinnön seurauksena kannamme nyt mukanamme kemiallisia reaktoreita, akkuja. Se, että ne on pakattu pieniin kännyköihin, on vaatinut materiaalikehityksen huimia hyppyjä, mutta periaate on ennallaan myös nykyisissä litiumioniakuissa. Akussa tapahtuu kemiallisia hapettumis-pelkistymisreaktioita, jotka saavat elektronit kulkemaan eli sähkön virtaamaan tai akun latautumaan.
3 Ympäristö: Kun biohajoava muovi ei hajoakaan
Luonto on mainio kemisti, mutta sekään ei selviä ihmisten kaikista tempuista. Yksi esimerkki on muovijäte, joka ei vain hajoa. Onneksi on biohajoava muovi. Jos biohajoava muovipussi, kääre tai pilli päätyy luontoon, se hajoaa, vaikkei samalla vauhdilla kuin paperinen.
Mutta mitä tapahtuu biohajoavalle muovipussille, kun sitä käyttää biojätepussina? Osa biohajoavista muoveista hajoaa hyvin teollisessa kompostointilaitoksessa ja jopa kotikompostissa. Mutta biokaasulaitoksissa pussit häiritsevät prosessia, ja niitä on tapana kerätä pois ja ohjata poltettaviksi. Biohajoavista muovipakkauksista ei myöskään tehdä uusiomuovia.
4 Juoma: Kofeiinia tarpeen mukaan
Kahvin valmistaminen on malliesimerkki kemistille tutusta erotusmenetelmästä, uuttamisesta. Siinä kahvin aromiaineet siirtyvät kiinteästä pavusta veteen.
Kofeiinitonta kahvia on uutettu ensimmäisen kerran jo ennen paahtamista. Kofeiini liuotetaan kahvipavuista orgaaniseen liuottimeen, johon tärkeimmät aromiaineet eivät liukene. Uuttoon voidaan käyttää myös vettä, jolloin myös aromiaineet liukenevat. Siksi kofeiini saostetaan pois vedestä, ja tämä aromikas vesi käytetään uusien kahvipapujen uuttoon. Näistä aromiaineita ei enää liukene, koska niitä on jo runsaasti vesiliuoksessa.
Kahvipavuista erotettu kofeiini voidaan käyttää vaikkapa energiajuomiin. Tosin valtaosa kofeiinista valmistetaan synteettisesti, siis raaka-aineista muodostamalla.
5 Liikkuminen: Kevytkin kypärä suojaa
Kypärän raskasta historiaa voi seurata materiaalien kautta: sarvi, kovetettu nahka, pronssi ja rauta. Kiitos polymeeriteknologian, nykyajan pyöräilijä, skeittaaja tai ratsastaja
tuskin huomaa kypäränsä painoa.
Kypärän kuori on tyypillisesti muovia tai muovikomposiittia eli muovia, joka on lujitettu synteettisellä kuidulla, kuten lasi-, aramidi- tai hiilikuidulla. Iskua vaimentaa sisäosan paisutettu polystyreeni, jota on tiheydeltään eri laatuja. Vaihtoehtoja on siis monia, mutta yksi ohje pätee aina: älä osta käytettyä kypärää. Jokainen kolhu vähentää kypärän kykyä vaimentaa iskuja, vaikkei vaurio näkyisikään ulospäin.
6 Terveys: Ihmiskeho – kemiantehtaiden ykkönen
Ihmisen elimistöä voi hyvällä syyllä kutsua erittäin monipuoliseksi kemiantehtaaksi, mutta kovin tarkkaa prosessikaaviota siitä ei voi edelleenkään laatia. Sen tietävät muun muassa lääkeaineiden vaikutusmekanismeja tutkivat farmakologit.
Yleinen tulehduskipulääke ibuprofeeni on esimerkki lääkeaineesta, jonka matka elimistössä tunnetaan melko hyvin siitä alkaen, kun se liukenee ja imeytyy suolistosta verenkiertoon. Sarja kemiallisia reaktioita johtaa tulehduksen ja kivun vähenemiseen. Sen sijaan toisen suositun kipulääkkeen, parasetamolin, vaikutusmekanismi on edelleen epäselvä, vaikka lääkeaineen valmistusmenetelmä ja vaikutukset on tunnettu jo yli sata vuotta.
7 Vaate: Viilentävä vaate pelastaa
Viilentävä vaate helpottaa urheilijan oloa ja parhaimmillaan se voi pelastaa ihmishenkiä sekä vähentää ilmastoinnin tarvetta ja siten energiankulutusta.
Tekstiilimateriaalit viilentävät tyypillisesti johtamalla kehon tuottamaa lämpöä ja kosteutta pois iholta. Merkittävä osa kehon lämmöstä on kuitenkin infrapunasäteilyä, joka ei läpäise tavallisia kankaita.
Viime vuosina materiaalikehitys onkin kohdistunut sellaisiin kuituihin ja pinnoitteisiin, jotka heijastavat auringon säteilyä ja lisäksi päästävät läpi kehon tuottamaa infrapunasäteilyä tai lähettävät sitä kehon lämmittämästä kankaasta.
Lähteitä: mm. acs.org, edu.rsc.org, howstuffworks.com, www.sciencelearn.org.nz, sciencedirect.com/topics/materials-science, textileengineering.net, biokierto.fi/
Lue myös:
