1
KONST, KULTUR & KOMMUNIKATION
Examensarbete i Produktdesign
15 högskolepoäng, grundnivåBakteriell cellulosa
Det naturliga materialvaletBacterial cellulose
The natural material selectionSimon Alse
Kandidatexamen i material och produktutveckling, 180hp
Examinator: Anna Seravalli Handledare: Charlotte Sörensen
2
Sammanfattning
Med metoden material driven design (MDD) och ekologisk hållbarhet som utgångspunkt, har studien ämnat undersöka hur celluloproducerande bakterier kan användas för att utveckla ett nytt material. MDD, utvecklad av Elvin Karana, Bahareh Barati, Valentina Rognoli och Anouk Zeeuw van der Laan har använts, för att i fyra steg utveckla ett materialförslag, kartlägga de tekniska egenskaperna och upplevelsen av materialet, för att sedan applicera det i en artefakt. I denna metod är utgångspunkten materialet och hur dess unika egenskaper kan tillföra ett mervärde eller mening till en produkt. Syftet med studien har varit att väcka diskussion om material, dess ursprung och miljöpåverkan. Samtidigt föreslås ett möjligt alternativ till konventionella material. Materialet har konceptualiserats och visualiserats genom en fysisk modell för att tydliggöra möjliga applikationsområden. I konceptet presenteras materialförslaget som ett veganskt och ekologiskt hållbart alternativ till läderdetaljer i möbler och inredning. Detta presenteras genom en fysisk modell av en pall i vilken materialet ingår och tydliggörs.
Nyckelord: Bakteriell cellulosa, Material Driven Design, Ekologiskt hållbar utveckling, Biomaterial
3
Abstract
With the method Material Driven Design (MDD) and ecological sustainability as a starting point, the study aims to explore how cellulose producing bacteria can be used in the development of a new material. MDD developed by Elvin Karana, Bahareh Barati, Valentina Rognoli och Anouk Zeeuw van der Laan, has been used to develop - in four steps - a material proposition, to map its technical and experiential qualities and, thereafter, to apply it to a product. In this method, the starting point is the material and how its unique qualities can contribute to the value and meaning of a product. The purpose of the study has been to wake discussion about materials, their origin and environmental impact. At the same time, a possible alternative to conventional materials is proposed. The material has been conceptualized through a physical model to clarify possible application areas. In the concept, the material is presented as an ethical and ecologically
sustainable alternative to leather details in furniture and interior design. This is presented through a physical model of a stool in which the material is included and highlighted.
Key words: Bacterial cellulose, Material Driven Design, Ecological sustainable development, Biomaterial
4
Sammanfattning ... 1
Abstract ... 3
1. Inledning ... 5
1.1 Frågeställning ... 5
1.2 Syfte och kunskapsbidrag ... 5
1.3 Avgränsningar ... 6 1.4 Etiska överväganden ... 6 2. Teoretikt ramverk ... 7 2.1 Centrala begrepp ... 7 2.2 Hållbar utveckling ... 8 2.3 MDD-processen ... 9 2.4 Bakteriell cellulosa ... 10 2.5 Naturfiber ... 12 2.6 Naturliga mjukgörare ... 15 2.7 Relaterande projekt ... 17 3. Metod ... 19
3.1 Material driven design ... 20
3.1.1 Material driven design steg ett ... 21
3.1.2 Material driven design steg två ... 23
3.1.3 Material driven design steg tre ... 23
3.1.4 Material driven design steg fyra ... 24
4 Resultat ... 25
4.1 Resultat av MDD steg 1 ... 25
4.1.1 Tinkering ... 25
4.1.2 Användarstudie... 29
4.1.3 Benchmarking ... 30
4.2 Resultat av material driven design steg två ... 31
4.3 Resultat av material driven design steg tre ... 31
4.4 Resultat av material driven design steg fyra ... 33
5 Produktionsmetod ... 34 6 Slutsatser ... 36 7 Diskussion ... 37 Källförteckning ... 39 Figurförteckning ... 43 Bilagor ... 45
Bilaga 1. Utvärderingsmaterial användarstudie ... 46
Bilaga 2. Kombinerad kravspecifikation och funktionsanalys ... 51
Bilaga 3. Deltagarstudie ... 52
5
1. Inledning
Många av våra vanligast förekomande material har en negativ inverkan på vår miljö. I denna studie kommer mikroorganismer, som traditionellt används vid framställandet av drycken kombucha, användas till att utveckla ett nytt materialförslag. Kombucha är en fermenterad tédryck med flera tusen år gamla anor från Kina. På senare tid har drycken ökat i popularitet även i västvärlden. Under fermenteringsprocessen bildar mikroorganismer en hinna av cellulosa på vätskans yta. I följande text kommer denna cellulosa, som i sammanhang rörande kombucha kallas för scoby, istället benämnas som bakteriell cellulosa (BC). Detta för att separera den från dess sammanhang med drycken kombucha och istället avhandla den som ett potentiellt material ämnat för tillverkning av artefakter. BC är precis som cellulosa från växter, 100 procent
nedbrytbart (Greenwalt et al. 2000) och har bland annat använts som substitut till
pappersmembran i högtalare (Ashjaran 2013) för vilket det också har patenterats av Sony. Dess potential som ett miljövänligt och biokompatibelt materialval har på senare tid uppmärksammats inom flera discipliner och industrier. Intentionen i denna studie har varit att synliggöra materialet och genom metoden Material Driven Design (MDD), vidare utveckla och undersöka dess
potential som ett ekologiskt hållbart materialval.
1.1 Frågeställning
Hur kan bakteriell cellulosa användas i ett ekologiskt hållbart och veganskt material?
1.2 Syfte och kunskapsbidrag
Syftet med arbetet har varit, att genom MDD, utveckla ett material baserat på BC. Detta för att belysa dess potential som ett ekologiskt hållbart material och ett potentiellt alternativ till andra, mindre miljövänliga material så som läder, plast et.c. Det utvecklade materialet och
dokumentationen av processen som har lett fram till det ska ses som ett kunskapsbidrag och en uppmaning till ett nytt sätt att tänka gällande material och hur utvinningen eller produktionen av dessa ser ut. Möjliga applikationsområden exemplifieras genom en produkt som innefattar det
6 nya materialet. Fokus ligger på att utveckla och presentera ett materialförslag samt väcka frågan om vad bakteriell cellulosa kan användas till i ett brett perspektiv och exemplifiera detta, snarare än att begränsa det till en definitiv produkt eller ersättning för ett specifikt material.
1.3 Avgränsningar
Projektet anpassas till rådande tidsram vilket innebär att vissa avgränsningar har gjorts i undersökningarna.
Möjlighet att tillgå den rena bakteriestammen Acetobacter Xylinum har inte funnits och därför har kombucha använts som källa för cellulosaproducerande mikroorganismer. Kombucha innehåller i regel flertalet jäst- och bakteriestammar utöver Acetobacter Xylinum, vilka inte har kunnat kartläggas i denna studie.
Gällande teorier om hållbar utveckling har avgränsningar gjorts till ekologisk hållbar utveckling och till viss mån kulturell hållbar utveckling genom undersökandet av upplevelsen av materialet. Ekonomisk hållbar utveckling avhandlas inte i detta arbete på grund av rådande tidsramar och att dessa teorier inte anses relatera till projektet i en tillräckligt omfattande utsträckning.
I studiens initiala skede togs beslutet att göra en avgränsning till enbart biologiskt nedbrytbara ingredienser vid framställandet av materialprover eftersom syftet var att presentera ett ekologiskt hållbart materialförslag.
1.4 Etiska överväganden
Mikroorganismer betraktas som levande organismer och därför har en research och reflektion utförts gällande den etiska aspekten vid användandet av dessa för att producera ett material. Beslutet att använda mikroorganismer för att producera cellulosa anses inte innebära några moraliska eller etiska dilemman. Bakterier och jästsvampar är encelliga organismer som kategoriseras under den taxonomiska gruppen prokaryoter och tillhör alltså inte djurriket. De saknar det centrala nervsystemet som är en förutsättning för att uppleva känslor eller tänka tankar. Detta innebär att den bakteriella cellulosan och framställandet av den kan betraktas som vegansk eftersom definitionen av veganism är att i största möjliga mån avstå från exploation och grymhet mot djur i syfte att framställa mat, kläder eller annat vi människor behöver (The vegan
7 society 2018). Vissa mikroorganismer kan dock samarbeta för att uppnå ett gemensamt mål vilket är fallet vid produktionen av den cellulosahinna som avhandlas i detta arbete. Denna kommunikation består ofta av elektriska impulser eller kemiska utsöndringar (Nitesh 2017).
2. Teoretikt ramverk
Det teoretiska ramverket består i huvudsak av teorier om ekologisk hållbar utveckling och MDD. Utöver detta har ingredienserna som använts vid utvecklingen av alla materialprov, i form av kombucha, växtfiber och naturliga mjukgörare, undersökts och redogjorts för. Detta för att säkerställa att de överensstämmer med visionen om ett ekologiskt hållbart material. En research i relaterande projekt och existerande applikationsområden för BC som material har utförts i syfte att lyfta befintlig kunskap inom ämnet och bygga på denna.
2.1 Centrala begrepp
Följande är begrepp som används frekvent genom uppsatsen och som kan uppfattas som främmande för vissa läsare. För att öka förståelsen av studien i sin helhet förklaras därför dessa begrepp i sin korthet nedan.
Fermentering
Fermentering är ett uråldrigt sätt, att med hjälp av mikroorganismer, förlänga hållbarheten, ändra smakbilden, näringsinnehållet eller andra egenskaper hos råvaror (Neikel 2016). I process
omvandlar mikroorganismer ett ämne till ett annat, till exempel sockerarter till etanol. Exempel på fermenterade produkter är bland annat vin, kakao, bröd, kombucha och filmjölk. När
mikroorganismerna omvandlar näringsämnen i en produkt blir de mindre tillgängliga för främmande organismer. Beroende på vilka organismer som arbetar kan en fermentering även innebära syntetiseringen av syror och därmed ett sänkt ph-värde, vilket ytterligare bidrar till en ogästvänlig miljö för andra konkurerande mikroorganismer (Neikel 2016; Liu et al. 1996)
8 Kombucha är en svagt syrlig och ibland kolsyrad dryck som har druckits sedan 220 år före
kristus (Roche 1998). Ursprungligen dracks den främst i vad som nu är Kina och Ryssland, men har i modern tid spridit sig till resten av världen. Traditionellt tillverkas drycken i hemmamiljö, genom att en symbiotisk kultur av bakterier och jäst tillåts fermentera ett sötat, svart te. I
processen skapar mikroorganismerna i huvudsak ättiksyra och glukonsyra vilka ger drycken dess syrliga karaktär. När en ny kombucha påbörjas kan vätska från föregående fermentering
tillsättas för att erhålla de nödvändiga mikroorganismerna.
Bakteriell cellulosa
Scoby är en akronym av symbiotic culture of bacteria and yeast. När jästen Zygosaccharomyces sp,a och bakterien Acetobacter xylinum, som ofta utgör grunden i en kombucha, tillsammans med en variation av andra besläktade jäst- och bakteriestammar (Jayabalan et al. 2014) tillåts samverka i ett sötat té bildar bakterierna en hinna av cellulosa på vätskans yta. Denna hinna benämns som scoby i sammanhang rörande kombucha och växer sig tjockare så länge det finns sockerarter att tillgå och ju längre jäst och bakterier tillåts arbeta. I följande studie kommer uttrycket bakteriell cellulosa användas. Denna bakteriella cellulosa är starkare än cellulosa utvunnen från växter. Detta beror på att bakterierna framställer en renare cellulosa utan innehåll av lignin, hemicellulosa och andra ämnen som ofta ingår i cellulosa utvunnen från växter. Den bakteriella cellulosan utmärker sig också genom att den kan odlas i stora ark vars form defineras av det kärl cellulosan odlas i. Detta skiljer sig från växtbaserad cellulosa som måste spinnas till trådar och vävas samman till tyg.
2.2 Hållbar utveckling
Hållbar utveckling kan delas in i de tre kategorierna ekologisk, ekonomisk och kulturell hållbar utveckling (Thorpe 2007). I denna studie har fokus legat på den ekologiska aspekten. Ekologisk hållbarhet innebär nyttjandet av jorden och dess resurser på ett långsiktigt hållbart sätt och att inte leva över våra tillgångar, vilket majoriteten av jordens befolkning gör idag (Thorpe 2007). I dagsläget har vi ett konsumtionsmönster som innebär att vi tar material från litosfären och biosfären och släpper ut mycket av de slaggprodukter som bildas, i atmosfären. Detta sker i en
9 takt som inte tillåter jorden att återhämta sig och bibehålla balans vilket orsakar en förskjutning. Ökade utsläpp av växthusgaser i kombination med skövlandet av skog och en vattenförbrukning som nästan fördubblats sen 60-talet (Carley och Christie 2000) är inte ekologiskt hållbart och kommer drabba framtida generationer om åtgärder inte vidtas.
Ett mer långsiktigt alternativ till vår ohållbara konsumtion och förbrukning av råvaror är Cradle-to-Cradle. Systemet är en paradigm inom hållbar utveckling och innebär ett cykliskt sätt att tänka vilket kan liknas vid de biologiska system och kretslopp som äger rum i ekosystemet. Applicerad på en produktion innebär Cradle-to-Cradle ett avståndstagande från uppenbart skadliga ämnen och att produkter och avfall kan återanvändas, t.ex. i en ny produktion eller återbördas till biosfären för att i sin helhet brytas ner. Energi utvinns genom ekologiskt hållbara och förnyelsebara källor som sol, vatten eller vind (Braungart och McDonough 2008).
I denna studie är ambitionen att enbart ta förnyelsebart material från biosfären och säkerställa att produkten kan återföras till biosfären för att i sin helhet brytas ner när den anses förbrukad. Cellulosa odlad från bakterier är ett ekologiskt hållbart och förnyelsebart material (Ng och Wang 2016; Greenwalt et al. 2000) som kan tillverkas i en kall process och inte behöver stora mängder vatten, solljus eller användandet av pesticider. Vid tillverkningen av materialprover och valet av tillsatser i form av färgämnen och mjukgörare har research gjorts gällande miljöpåverkan. Enbart vegetabiliska och biologiskt nedbrytbara fibrer har använts i experimenten och tillsatser med låg miljöpåverkan har prioriterats.
2.3 MDD-processen
Till skillnad från det traditionella sättet att designa, där produkt föregår materialval, utgår
utövaren av MDD från materialet. Genom metoden undersöks vad lämpliga applikationsområden för ett specifikt material kan vara. Detta grundas bland annat på användarupplevelser av
materialet och komparativa undersökningar i hur andra material med samma uttryck har manifesterats i produkter på ett meningsfullt sätt. Utgångspunkten kan vara ett redan etablerat och välkänt material i syfte att hitta nya användningsområden eller innefatta utvecklingen av ett nytt material (Karana et al. 2013).
10 Metoden MDD har ansetts lämplig i denna studie eftersom ambitionen har varit att utveckla ett material baserat på bakteriell cellulosa samt kartlägga användarupplevelsen av sagda material för att sedan exemplifiera användningen av materialet i en meningsfull produkt. Karana delar in materialupplevelser i de tre kategorierna aesthetic experience (alltså om det upplevs som t.ex. kallt, lent, glansigt etc.), experience of meaning (upplevs som t.ex. modernt, sexigt, mysigt) och emotional experience (användaren känner sig förvånad, överraskad, uttråkad etc.) (Karana et al. 2015). Karana har tillsammans med Giaccardi föreslagit ett tillägg av performative experience, d.v.s. vad användaren tycker att materialet uppmanar till i form av performativa handlingar (t.ex. klämma, trycka, böja) (Karana et al. 2015). Materialval handlar inte bara om vad produkten är tillverkad av. Det handlar även om vad ett material, satt i ett specifikt sammanhang, ämnar förmedla för känslor hos användaren av sagda produkt och vad det kan tillföra i form av mervärde (Giaccardi och Karana 2015). De experientiella materialupplevelser kartläggs huvudsakligen i de användarstudier som följer efter materialutvecklingen och den tekniskt utvärderande tinkeringprocessen i MDD steg ett. Som underlag för utvärdering till
användarstudierna användes The Ma2E4 toolkit, utformat av Karana, se bilaga 1 (Karana et al. 2015). Detta består av bilder, skalor och annat material som är behjälpligt när deltagarna i användarstudien ska beskriva och sätta ord på upplevelsen av materialet.
2.4 Bakteriell cellulosa
I studien användes kombucha som källa för cellulosabildande mikroorganismer. Kombucha i traditionell mening avser fementeringen av sötat, té (Dufresne och Farnworth 2000; Mayser et al. 1995). En biprodukt vid denna process är den hinna eller membran beståendes av cellulosa, som bildas på vätskans yta. Konstellationen av bakterier och jäst varierar från kombucha till
kombucha eftersom kulturen kan delas mellan hushåll likt en surdegskultur och därmed kan tillskott av nya mikroorganismer ske. Vanligt förekommande bakteriearter är Acetobacter Xylinum (även kallad Gluconacetobacter Xylinus) (Shigematsu et al. 2013), Bacterium Xylinoides och Bacterium Gluconicum (Reiss 1994) varav Acetobacter Xylinum är den som i huvudsak förknippas med bildandet av cellulosa (Dufresne och Farnworth 2000). Identifierade
11 jäststarter innefattar bland annat Schizosaccharomyces Pombe, Saccharomycodes Ludwigii (Reiss 1994) men variationer gällande sorters jäst- och bakterie har observerats (Jayabalan et al. 2014).
Skillnaden mellan bakteriell cellulosa och cellulosa från växtriket är att den bakteriella cellulosan är renare, har en högre draghållfasthet (Torres et al. 2012) och inte innehåller andra ämnen i form av till exempel lignin eller hemicellulosa (Yoshinaga et al. 1997; Phisalaphong och Jatupaiboon 2008).
Att odla cellulosa med hjälp av bakterier är tidseffektivt i jämförelse med odling av grödor och processen kräver inget artificiellt ljus eller sol vilket är fördelaktigt ur ekologisk
hållbarhetssynpunkt såväl som en ekonomisk. Redan en till två dagar efter att jäst- och
bakteriekulturen tillsatts till vätskan kan en tunn cellulosahinna ses på ytan. Odlad i 20-22 grader celsius har den efter tre till fyra veckor nått en tjocklek på 5cm beroende på tillgången till socker (Reiss 1994) och specifik stam av Acetobacter Xylinum.
Jästen omvandlar sockret i tillväxtmediumet till bland annat de enkla sockerarterna glukos och fruktos som sedan syntetiseras till cellulosa av bakterier (Reiss 1994; Sievers et al. 1995). Denna uppstår när bakterierna omvandlar de enkla sockerarterna, så kallade monosackarider, till
polysackarider i form av cellulosa (Phisalaphong och Jatupaiboon 2008).
Den rena bakteriella cellulosan är i sitt obehandlade tillstånd relativt spröd och oflexibel. Beroende på vilken produkt den ämnas appliceras på kan därför mjukgörare behöva tillsättas. Möjligheten finns också att använda sig av vikningar likt de i origami, för att på så sätt skapa tredimensionella former eller rörlighet i materialet (Ng 2017). Det är även möjligt att
sammanfoga flera bitar bakteriell cellulosa direkt efter att de skördats genom att låta dem överlappa varandra under torkningen. Eftersom mikroorganismerna fortfarande är aktiva i detta stadie fortskrider produktionen av cellulosa mellan de två bitarna och de fäster i varandra utan behov av sömnad eller limning, se figur 1 (Ng 2017; Ng och Wang 2016). Detta innebär färre tillsatser och inblandning av andra material vilket är positivt ur en hållbarhetssynpunkt.
12
Figur 1 Exempel på sammanfogning utan sömnad (Frankie M.C. NG & Phoebe W. Wang 2016)
2.5 Naturfiber
Under projektets gång utfördes experiment med att sammanföra bakteriell cellulosa och naturliga fiber i ett försök att frångå den tunna och strikt tvådimensionella formen. Samtidigt som det agerar bulkmaterial, kan tillsatsen av fibrer bidra till en struktur i materialet och därmed sensoriska upplevelser hos användaren. En komposition av naturliga fiber och bakteriell cellulosa gav ytterligare möjligheter att undersöka variationer i materialets styrka, tjocklek och övriga egenskaper.
Beslutet togs att enbart använda naturliga fibrer eftersom intentionen från början har varit att ta fram ett material som är 100 procent biologiskt nedbrytbart, miljövänligt och ekologiskt hållbart. En avgränsning har gjorts till utforskandet av fyra sorters vegetabiliska fibrer. De fibrer som använts i studien har valts ut för att de är fyra lättillgängliga, billiga och vanligt förekommande sorters fibrer med varierande egenskaper och uttryck. Att dessa fibrer går att utvinna på ett ekologiskt hållbart sätt bidrog också till beslutet att använda just dessa fyra sorters fibrer.
Kokosfiber
Kokosfiber utvinns från kokosnötens utsida. Fibrerna innehåller stora mängder lignin vilket bidrar till en viss styvhet i materialet. På grund av sin styva, grova karaktär och beständighet mot
13 väder och vind, används dessa fiber ofta vid tillverkning av exempelvis dörrmattor eller rep. Fibrernas kärna innehåller en stor andel luft vilket ytterligare bidrar till materialets fjädrande och vattenavstötande egenskaper (Sinclair 2014). Dessa fibrer betraktas som ett relativt miljövänligt material eftersom odling av kokos och utvinningen av dess fiber inte innefattar användandet av bekämpningsmedel i någon större utsträckning. Dessutom utgör kokosfiber tillsammans med kokosvatten ofta en biprodukt vid framtagningen av kokos till livsmedelsindustrin (Malai 2017).
Figur 2 Kokosfiber (Alse 2018).
Jute
Jute räknas som den billigaste vegetabiliska källan till fibrer. Det är ett extremt mångsidigt material och den näst mest odlade textilgrödan i världen efter bomull (Sinclair 2014). Fibrerna är i snitt 3-6mm långa och därmed kortare än de hos bomull. Man kompenserar detta genom att bunta ihop fibrerna för att på så sätt få dem att överlappa varandra och därmed göra de längre. Dessa kan sedan vävas till ett tyg eller tvinnas till ett rep. Likt kokosfiber innehåller jute mycket lignin vilket bidrar till en viss styvhet i materialet (Sinclair 2014). Jute är en anspråkslös gröda och kräver lite eller ingen besprutning mot skadedjur. Mycket av hanteringen och bearbetningen sker manuellt vilket, jämfört med maskinell bearbetning, innebär en lägre miljöpåverkan (Ghosh et al.2016). Detta är anledningen till att jute undersöks som möjlig ingrediens i denna studie.
14
Figur 3 Juteväv (Alse 2018).
Bomull
Bomull står för 90 procent av de naturliga fiber vi använder i industrin och räknas därmed som en av de viktigaste grödorna för textilindustrin. Dess fibrer är av varierande längd och kvalitet beroende på vart de odlats och vilken bomullssort som använts, men snittlängden på de fibrer som används inom klädesindustrin är 25-37mm (Sinclair 2014). Majoriteten av odlingen sker i Indien och Kina (Statista 2017) vilket innebär långa transporter till väst. Vid kultiveringen används dessutom stora mängder vatten och pesticider som påverkar både arbetare och miljö negativt (Yadav et al. 2015). En tillsats av nyproducerad bomull skulle därför strida med de krav som upprättats för det nya materialförslaget i form av ekologisk hållbarhet. Att använda den uttjänta bomull som är en produkt av modeindustrins slit och slängmentalitet hade setts som acceptabelt i sammanhanget.
15
Fruktfibrer (äpple)
Fruktfiber eller pulp, är en restprodukt från produktionen av juice och must. Det genereras stora mängder av dessa fibrer varav en del kan användas som ett fodertillskott inom djurindustrin (Figuerola et al. 2005). Restprodukter från Brämhults presseri har till exempel körts ut till lokala bondgårdar eller Borås djurpark för att användas som djurfoder (Lundin 2018). Detta
användningsområder är dock begränsat på grund av den stora mängd som genereras. Den höga sockerhalten i fibrerna innebär dessutom att det bara kan ges i små mängder och som ett komplement till ordinarie foder. Pulpen innehåller en stor del jäsbara sockerarter och fibrerna består främst av cellulosa, hemicellulosa och pektin (Gorinstein et al. 2001). Proportionerna mellan dessa varierar med äppelsort och ursprung.
Figur 5 Äppelpulp (Alse 2018)
2.6 Naturliga mjukgörare
I syfte att göra materialet mer flexibelt har experiment utförts med två olika oljor. Valet att avgränsa till just dessa två oljor är baserat på att de är utvunna från naturliga råvaror, genererar en hög avkastning i förhållande till odlingsyta och att odlingen av dessa oljegrödor kräver små mängder pesticider och gödning i förhållande till andra oljegrödor vilket anses fördelaktigt med studiens förhållningssätt till ekologisk hållbarhet i åtanke, se figur 6. I det fall resultatet av behandling med de olika oljorna har upplevts likvärdigt har det mest miljövänliga alternativet valts. De oljor som undersökts har ungefär samma miljöpåverkan från transport givet det ursprung som anges i en LCA-rapport av Erik Dumelin (2009)
16
Kokosolja
På grund av det i princip obefintliga användandet av pesticider vid odling av kokos, se figur 6, i kombination med att en stor del av skörden och hanteringen sker för hand, har kokosolja en låg miljöpåverkan i jämförelse med till exempel olivolja, rapsolja eller solrosolja.
Palmolja
Palmolja förknippas ofta med skövling av skog och en hög miljöpåverkan. Det finns dock miljömärkt palmolja att tillgå. Som olja betraktat har den väldigt låg miljöpåverkan jämfört med andra oljegrödor, mycket tack vare den stora mängden man kan utvinna i förhållande till
odlingsytan, se figur 6.
Figur 6 Tabell över grödor och hur mycket olja som kan utvinnas/hektar, samt åtgång av gödningsmedel och pesticider (Dumelin, E. Erik 2009)
17 2.7 Relaterande projekt
Inför studien utfördes research över andra projekt som innefattar bakteriell cellulosa. Detta gjordes för att se vad som redan gjorts inom området, bygga på befintlig kunskap och undvika eventuella misstag som andra erfarit.
Suzanne Lee
Modeskaparen och författaren Suzanne Lee har arbetat med bakteriell cellulosa som ett
alternativt material inom modeindustrin och betraktas som en pionjär inom ämnet. Hon har bland annat tillverkat en serie jackor av bakteriell cellulosa odlad från kombucha vilka har fått mycket medial uppmärksamhet, se figur 7. Lee har genom sitt arbete bidragit till diskussionen om, och kartläggningen av bakteriell cellulosa som ett möjligt materialtillskott till modeindustrin och visat möjligheterna att sy i och färga materialet.
18 2007 gav hon ut boken Fashioning the future som handlar om vart modeindustrin är på väg och de problem vi snart ställs inför i och med den ohållbara bomullsindustri och den stundande oljekrisen.
Tillsammans med materialforskaren Dr David Hepworth har hon experimenterat med
möjligheterna att använda sig av cellulosa framställt av mikroorganismer, som ett alternativ till traditionella material som bomull och polyester. I och med detta samarbete fungerar Lee och hennes plagg som en brygga mellan mode- och forskningsvärlden. Lee säger att när människor får se plagget är det lätt att lyfta diskussionen om vetenskapen bakom det (Dagliden 2010).
Malai
Malai är ett nyligen utvecklat material som består av restprodukter från kokosnötsindustrin i Indien, se figur 8. Materialet tillverkas av den klara vätskan inuti kokosnöten och de fiber som sitter på kokosnötens utsida. Båda vilka är restprodukter i Indiens enorma kokosindustri (Malai 2017).
Figur 8 Exempel på materialprover med varierande färger (Malai 2017)
Malai är ett tydligt exempel på hur bakteriell cellulosa kan användas för att upcycla en restprodukt och möjliggöra tillvaratagandet av tidigare outnyttjade resurser.
19
Peter Musk och hans studenter
Peter Musk har tillsammans med Diane Payne och Dean Brough, årligen låtit eleverna studerandes mode vid Queensland university of technology, jobba med kombucha som
utgångspunkt för att framställa bakteriell cellulosa, se figur 9. Briefen har varierat från år till år men det övergripande målet har varit att raffinera materialet genom experiment för att hitta nya applikationsområden och presentera dessa. (Musk et al. 2017) Detta för att göra bakteriell cellulosa mer användbart och attraktivt som material betraktat. Musk har genom experiment kommit fram till att kokosolja är ett möjligt tillvägagångssätt för att behandla cellulosan och göra den mer flexibel och vattentålig (Smail 2016)
Figur 9 Designstudenter vid Queensland university of technology arbetar med kombuchatyg (ABC news, Smail 2016)
3. Metod
Syftet med projektet var att experimentera med kombucha och kartlägga de egenskaper materialet har i sitt obehandlade tillstånd, samt de egenskaper som erhålls vid manipulering i
20 form av infärgning, tillsats av fibrer, mjukgörare etc. Eftersom kombucha är relativt nytt som material betraktat, anses MDD vara en lämplig metod för att producera en stor mängd
materialprover med olika egenskaper för att sedan låta en oberoende testpanel interagera med, och utvärdera dessa. Detta för att få klarhet i hur materialet uppfattas av respondent, samt vilka känslor och tankar som eventuellt väcks hos denne.
För studiens syfte anses MDD och dess tillhörande undersökningsmetod av material experience vara tillräckligt omfattande och relevant sett till vad som ämnas uppnås, och därmed den
lämpligaste metoden att använda. Detta leder förhoppningsvis till insikter gällande vilken typ av produkt materialet lämpar sig för. MDD kan delas in i fyra pedagogiskt upplagda steg. Dessa avhandlas i kapitel 3.1.1 material driven design steg ett – kapitel 3.1.4 material driven design
steg fyra.
3.1 Material driven design
Material driven design, förkortat MDD är en metod som, till skillnad mot många andra
designmetoder, utgår från materialet som startpunkt. Detta tillvägagångssätt kan vara fördelaktigt vid kartläggning av egenskaper och användningsområden för nya material vars egenskaper ännu inte fastställts till 100 procent, men även för att hitta nya applikationsområden och söka sig utanför de konventionella ramarna för redan etablerade och välkända material. Processen kan delas in i de fyra stegen. Steg ett understanding the material, steg två creating materials
experience vision, steg tre manifesting materials experience patterns och steg fyra designing material/concept visualisation, se figur 10 (Karana et al. 2015).
21
Figur 10 De fyra stegen inom material driven design (Karana et al. 2015)
Det initiala kravet, att materialförslaget skulle vara ekologiskt hållbart och tillverkad av
förnybara resurser, skrevs ner tillsammans med andra önskvärda egenskaper och kvaliteter i en kombinerad kravspecifikation och funktionsanalys, se bilaga 2. Som ingång till steg ett behövde ett materialförslag arbetas fram. Efter research gällande potentiella ingredienser i form av färgämnen, fibrer och olika typer av sockerarter kunde produktionen av materialprov påbörjas. Materialet var från början bestämt att baseras på bakteriell cellulosa och därför användes ingrediensen kombucha som utgångspunkt i skapandet av alla materialprov på grund av dess innehåll av de, i sammanhanget, önskvärda mikroorganismerna. I kombination med tillsatser av andra naturliga och nedbrytbara ingredienser utvecklades nio materialprover med ett brett spektrum av egenskaper. Därefter följde en urvalsprocess baserad på materialens tekniska egenskaper i syfte att välja ut ett individuellt materialprov att arbeta vidare med.
3.1.1 Material driven design steg ett
Steg ett handlar om att förstå och kartlägga materialets tekniska och upplevda egenskaper. Initialt utvecklades flertalet materialprov med variationer i uttryck och egenskaper. Samtliga prover odlades i ett mörkt skåp och i temperaturspannet 21-23 grader. Sanitära förhållanden i form av en
22 ren arbetsmiljö, utrustning och spritade händer hölls konsekvent genom projektet för att undvika kontaminering i form av mögel eller oönskade bakterier. De varierande faktorerna var
ingredienserna i de olika materialproverna. Detta för att säkerställa en hög reliabilitet och att materialets egenskaper kunde härledas till de ingredienser de bestod av och inte yttre påverkan. Tekniska egenskaper undersöktes genom tinkering vilket i detta fall innebar att böja, klippa, elda, dra och blöta ner materialen för att erhålla kunskap om dess tekniska möjligheter och
begränsningar. Efter denna process togs beslutet att gå vidare med ett av materialproven baserat på dess unika tekniska och sensoriska egenskaper.
För att fastställa materialet emotionella värden genomfördes en användarstudie med mig själv som facilitator. Ambitionen var att hitta tillräckligt många deltagare för att kunna säkerställa reliabiliteten i eventuella mönster som skulle framkomma i användarstudien. 15 personer med varierande sysselsättning i facilitatorns umgängeskrets tillfrågades om de ville delta varav åtta tackade ja. Detta ansågs tillräckligt för att generera ett tillförlitligt resultat och samtidigt vara genomförbart sett till rådande tidsramar och den tid användarstudien samt analysen av resultatet förväntades ta. Testgruppen bestod av personer i åldrarna 25-30 år, varav fyra män och fyra kvinnor. Deltagarna fick individuellt interagera med materialet och i fem steg utvärdera
upplevelsen av det med hjälp av ord, bilder och skalor utformade för detta ändamål, se bilaga 1 (Karana et al. 2015). I användarstudiens fem steg avhandlas fritt undersökande där deltagaren fritt berättar hur materialet upplevs och vilka intryck det ger, performativ nivå (vad materialet uppmanar till för handling), sensorisk nivå (hur användaren upplever materialets tekniska egenskaper), emotionell nivå (vilka känslor materialet väcker) och till slut uppmanas deltagarna beskriva de associationer de erhåller av materialet med hjälp av en lista adjektiv samt tillhörande bildmaterial. Under användarstudien observerades deltagarna och utöver den dokumentation de själva utförde genom att följa uppgifterna och svara på frågorna, fördes anteckningar över deras hantering och interaktion med materialprovet. Användarstudien dokumenterades av facilitator och transkriberades för att lättare kunna överskådas i datorn och tydliggöra de mönster och gemensamma åsikter deltagarna hade av materialet. Deltagarna bestod av vänner och bekanta till facilitator men hade ingen insikt i det pågående arbetet, kunskap om materialprovets innehåll eller övrig information utöver att syftet var att utveckla ett nytt materialförslag. Ingen av
23 yrken som konstnär, arkitekt eller visuell kommunikation. Viktig information att kartlägga, var hur användare upplever materialet sensoriskt, vilka känslor materialet väcker, vilken mening som läses in och vad folk anser att materialet uppmanar till för handling, till exempel trycka, vika, riva. Denna data är av relevans för följande steg i studien och för att säkerställa att det slutgiltiga materialförslaget framställs i ett sammanhang som tar tillvara på materialets tekniska och
emotionella kvaliteter. Efter användarstudien utfördes en benchmarking över material med liknande egenskaper.
3.1.2 Material driven design steg två
Steg två innebär skapandet av en vision för materialet. En så kallad Material experience vision. Vilket syfte det nya materialet uppfyller, vilka unika egenskaper det kan bidra med både till användare men även i en bredare kontext, i detta fall ekologisk hållbarhet, samt vad det kan tillföra för mervärde i en produkt är viktig information i valet av framtida applikationsområden (Karana et al. 2015).
Baserat på egna upplevelser och resultatet av tinkeringprocessen på materialet, i kombination med insamlad data från användarstudien i MDD steg ett sammanställdes materialets unika egenskaper i listform. Dessa skulle sedan komma till användning vid utförandet av
deltagarstudien i MDD steg tre. I MDD steg fyra kunde listan återigen överskådas för att lättare ta beslut om vilken produkt det slutgiltiga materialförslaget skulle vara lämpligt att presenteras på.
3.1.3 Material driven design steg tre
I steg tre är målet att skapa en förståelse för hur och varför användare upplever material på ett visst sätt och hur dessa upplevelser står sig i jämförelse med den nyss genomförda Material
24 på hur material faktiskt uppfattas, vilka kvaliteter och känslor användaren förknippar med olika typer av material och sambandet med hur detta manifesteras i en produkt (Karana et al. 2015). Genom en deltagarstudie får en studiegrupp till uppgift att i tre steg definera hur de upplever material.
Första uppgiften för deltagarna är att utgå från ett specifikt material och sätta ord på hur de upplever det. Ett exempel kan vara läder och att det är maskulint. Därefter skall personen söka upp en bild på en produkt där detta material ingår. Steg tre är att personen förklarar sitt val samt utvärderar det med hjälp av en sensorisk skala. Denna metod som med fördel används inom MDD är utformad av Elvin Karana och kallas Meaning driven material selection, förkortat
MDMS (Karana & Hekkert, 2010). Med detta tillvägagångssätt får undersökningen både en kvalitativ aspekt, i och med deltagarnas bilder och beskrivning av hur de upplever materialet, men även en kvantitativ, genom att personen i fråga placerar upplevelsen i den skala de försetts med (Karana et al. 2015).
Detta steg utfördes med hjälp av en webbankät, se bilaga 3. Syftet var att erhålla ytterligare information om hur de värden det nya materialet uttryckte, potentiellt kunde manifesteras i en produkt eller produktkategori. Tio deltagare fick till uppgift att utgå från två av de ord som definierats i materialvisionen under MDD del två. I enkäten fick de bifoga bilder på ett material och en produkt som de ansåg representativa för varje ord. Istället för att använda en skala som föreslaget av Karana (2015) ansågs en bifogad skriftlig motivering av bildvalen vara tillräcklig för denna studie.
3.1.4 Material driven design steg fyra
I processens fjärde och slutliga skede är det dags att konceptualisera en produkt utifrån den information och insikter som erhållits i steg ett till tre. Möjligheten finns i detta läge att göra små förändringar i materialet för att göra det applicerbart på- och maximalt kompatibelt med det koncept som är visualiserat (Karana et al. 2015).
25 Tillverkningen av en större bit av det utvecklade materialförslaget påbörjades för att säkerställa att skapandet av en fysisk produktmodell skulle kunna tillverkas och visas upp vid projektets slut. Samtidigt utvärderades de insamlade resultaten från MDD steg ett till tre och en
idégenerering över hur materialet och dess möjliga användningsområde skulle visualiseras ägde rum.
4 Resultat
I detta kapitel avhandlas resultaten av de metoder som använts i studien. Från materialutveckling till färdigt materialförslag.
4.1 Resultat av MDD steg 1
Ambitionen vid projektets ingång var att skapa en mängd materialprover med variationer i färg, densitet och tjocklek för att undersöka vad möjligheterna och begränsningarna var vid odling av BC och få en bred översikt över möjliga ingångar. Vätska eller BC från en aktiv kombuchakultur tillsattes till 12 olika tillväxtmedium. Se bilaga 4 för innehållsförteckning över respektive
materialprov.
4.1.1 Tinkering
Hur snabbt materialet växte berodde till största del på mängden och typen av socker som fanns att tillgå för de inblandade mikroorganismerna. Jämn cellulosakvalitet och snabbast tillväxt erhölls vid användandet av torkat maltextrakt, urlakade fruktfiber eller fruktjuice. Detta beror på att de innehåller sockerarter i form av t.ex. fruktos vilken direkt kan användas av Acetobacter Xylinum utan att först proceseras av jästen.
26 Erfarenheter från denna process var att infärgning smidigast skedde genom att odla den
bakteriella cellulosan i en på förhand färgad vätska, till exempel blåbärsjuice eller rödbetsjuice. Detta ledde till en homogen infärgning i materialet och att det kunde sköljas av i samband med skörd för att undvika att det färgade av sig vid kontakt med kläder etc. senare.
Figur 11 Experiment med naturliga färgämnen. fr. vänster: svart té, gurkmeja, rödbeta, blåbär
Tillsats av fibrer
Vid tillsatser av fibrer framkom att bakterierna bildade cellulosa på ytan men separerad från fibrerna i lösningen. Därför utfördes ett försök där den cellulosa som bildats på ytan mixades till en slät massa med hjälp av en mixerstav. Fibrerna separerades från vätskan och kramades ur för att hålla vätskehalten till ett minimum. Fibrer och mixad cellulosa blandades samman, breddes ut i önskad tjocklek och placerades mörkt i en skyddad atmosfär i två till tre dagar för att tillåta mikroorganismerna att skapa nya bindningar i cellulosan. Därefter torkades materialet. Detta tillvägagångssätt möjliggjorde tillsatsen av fibrer och gav möjligheten att producera ett material med tjockare godstjocklek, på kortare tid. Det är även fördelaktigt för att producera komplexa former eftersom massan kan appliceras jämnt på eller i en tredimensionell form.
Torkning
Genom research och experiment framkom att torkning kan ske genom att den nyskördade cellulosan spänns upp i en ram, torkas under press eller torkas fritt på en plan yta. Tester visade att materialet hade en förmåga att dra ihop sig och spricka när det torkades i uppspänt läge. Torkning under press tog lång tid men medförde att materialet blev slätt och plant. Torkning på
27 en plan yta medförde att materialet fick en skrynklig och mer ojämn textur. Beslutet togs att alla prover skulle torkas under press. När materialet skördats placerades det i rumstemperatur framför en fläkt. När majoriteten av vätskan dunstat (mellan 24 och 48 timmar beroende på tjocklek) placerades provet mellan dubbelvikt hushållspapper inuti en dagstidning där resterande ~20% fukt absorberades. En lätt vikt placerades ovanpå för att hålla materialet på plats. Detta sätt att torka på genererade ett plant och jämntjockt materialprov. Tester visade att ren cellulosa tappade ~95-98 procent av sin vikt vid torkning och cellulosa blandad med fibrer tappade 90-95 procent.
Urval
Av de totalt tolv materialexperimenten refuserades tre redan i produktionsstadiet på grund av undermålig kvalitet eller ineffektiv/obefintlig tillväxt. I detta läge kvarstod nio materialprov som ansågs hålla tillräckligt hög kvalitet för att genomgå en kortare tinkeringprocess och utvärderas ytterligare, se figur 12.
Figur 12 Materialprover
De nio materialproven testades genom att böjas, blötas ner och reflektion över deras mest framträdande och uppenbara tekniska egenskaper varefter ett urval kunde göras.
28 Ett av materialproven skiljde sig från mängden genom sin påtagliga styrka och flexibilitet och valdes därför ut att gå vidare med, se figur 13.
Figur 13 Utvalt materialprov
Ingredienserna bestod av mixad bakteriell cellulosa blandat med fibrer från äpple i
viktproportionerna 60 procent cellulosa till 40 procent fibrer. Den erhållna massan breddes ut och placerades i ett väl ventilerat utrymme i 48 timmar för att sedan placeras i press inuti en dagstidning där den sista fukten sögs upp. Materialet ansågs redan i detta läge vara av väldigt hög kvalitet och tillräckligt intressanta för att gå vidare med och utföra en användarstudie på. Tjockleken går att variera mellan ~1mm och ~5mm. Godstjocklekar högre än dessa medför att materialet slår sig eller riskerar att spricka under torkningsprocessen. Ett dragprov visade att slitstyrkan hos materialet var 150mPa vid en godstjocklek på 2mm. Detta kan jämföras med en slitstyrka på 80-240 mPa hos bomullsfiber i en t-shirt (Engineering toolbox. 2003) och tyder på en relativt hög slittålighet.
29
4.1.2 Användarstudie
En användarstudie utfördes där åtta deltagare under handledning fick beskriva sina upplevelser av materialet i ord och bild med hjälp av experiential characterization packet utvecklat av Elvin Karana, se kap 3.1.1.
Figur 14 Deltagare i användarstudien utvärderar materialets sensoriska nivå med hjälp av en skala, utvecklad av Karana (2015)
Efter en sammanställning och utvärdering av användarstudien kunde tydliga mönster kartläggas gällande participanternas upplevelser av materialet. Tekniska och emotionella upplevelser som ansågs positiva var att materialet uppfattades som flexibelt, starkt, naturligt och spännande. En
30 känsla av osäkerhet uttrycktes också hos flera deltagare. Vid frågan varför, beskrev majoriteten att de var osäkra på vad materialet bestod av och därför tolkades denna osäkerhet som en naturlig reaktion på det faktum att deltagarna interagerade med ett främmande material med okänt
innehåll och ursprung. Många av deltagarna uttryckte också att de associerade materialet med skinn och läder.
4.1.3 Benchmarking
Efter användarstudien utfördes en benchmarking över andra biobaserade material. Informationen sammanställdes och utvärderades med förhoppningen att få uppslag på lämpliga produkter eller produktkategorier för det nya materialet. Resultatet visade att användningsområdet för de material som ingick i benchmarkingen över lag var som ersättningsmaterial för läder i form av möbel- eller väggbeklädnader.
31 4.2 Resultat av material driven design steg två
Att materialet är biologiskt nedbrytbart, möjligt att producera under etiska och ekologiskt
hållbara former samtidigt som det tar till vara på en restprodukt och resurs i form av fruktfiber är centralt i visionen för materialets användning. Dessa egenskaper tillsammans med de upplevelser som kunde lyftas från användarstudierna, det vill säga att materialet uppfattas som flexibelt, starkt, naturligt, spännande och att deltagarna upplevde en vilja att interagera och röra vid materialet, ledde till en vision där materialet används på ett sådant sätt att det manar till interaktion och beröring. I användarstudien framkom också att flera deltagare jämförde
materialet med tyg och skinn. Detta sammantaget innebär att materialet skulle kunna användas som ett alternativ till läder, plastbaserade läderimitationer eller andra typer av grova tyger. Produktionen skulle kunna ske i samarbete med juiceproducenter på en lokal nivå. Därmed skulle materialet agera ett ekologiskt hållbart materialalternativ samtidigt som det utstrålade exklusivitet i en produkt ämnad för den miljömedvetna konsumenten eller vegetarianer/veganer.
4.3 Resultat av material driven design steg tre
Ur steg två lyftes orden naturlig och spännande. För att tydliggöra hur människor förknippar och associerar dessa ord med etablerade material och produkter utfördes en deltagarstudie där en enkät skickades ut via mail och sociala medier, se bilaga 3. Valet att skicka ut en webenkät baserades på en strävan efter att uppnå ett så stort deltagande som möjligt på den korta tid som fanns att tillgå. Syftet var att undersöka hur de ord som använts för att beskriva materialförslaget, användes för att beskriva andra material och framför allt produkter. Detta för att befästa och tydliggöra möjliga applikationsområden för det nya materialet och kunna placera det i ett meningsfullt sammanhang. Deltagarna ombads i formuläret att bifoga bilder som beskrev ett material de ansåg var A: spännande och B: naturligt och därefter bilder på produkter som de ansåg var A: spännande och B: naturliga. De uppmanades även motivera sina svar med en till två meningar. Tio personer svarade på enkäten och deras svar transkriberades och sammanställdes grafisk i en tolkning av The Meanings of Materials Model av Elvin Karana, se figur 15.
32 Egenskaperna i denna grafiska tolkning består av vad deltagarna uttryckte, i kombination med min tolkning av de bilder deltagarna hade valt.
Figur 16 Resultatet insamlat i deltagarstudien visualiserat.
Modellen är baserad på Elvin Karanas modell The Meanings of Materials Model (Karana 2009)
Deltagarstudien visade att uppfattningen gällande vad som ses upplevs naturligt och vad som uppfattas som spännande i stor utsträckning stod i kontrast till varandra. Naturmaterial och organiska, rundade former beskrevs som naturligt. Kalla, hårda former, processade material och futuristiska eller konceptuella produkter framställdes som spännande. Tolkningen av
33 funktionella produkter som återfinns i vart hem. Produkter eller material som beskrevs som spännande sticker ut ur mängden och är ofta konceptuella eller tänkta att starta en diskussion.
4.4 Resultat av material driven design steg fyra
Med utgång i de emotionella och tekniska upplevelserna av materialet från användarstudien i steg ett, den materialvision som upprättades i steg två och insikterna från steg tre, togs beslutet att presentera materialet som ett ekologiskt hållbart alternativ till läder/tyg. Materialet uppfattas som naturligt, spännande och uppmanade till beröring. Hur materialet kan användas ansågs därför behöva konceptualiseras i en fysisk produkt som tillvaratar och korrelerar med dessa värden. I deltagarstudien i steg tre framgick det att produkter som uppfattas som naturliga ofta är funktionella föremål tillverkade i naturmaterial. Spännande produkter är ofta konceptuella eller menade att väcka en tanke eller diskussion bland åskådarna. Med detta i åtanke togs beslutet att exemplifiera materialets användningsområde genom att aplicera det på en funktionell produkt, i detta fall i form av en sittdyna på en pall. Därmed kommer det organiska och fibriga materialet förstärkas och hamna i fokus genom kontrasten mot pallens vita släta yta och neutrala formspråk. Pallen intar en biroll i sammanhanget och materialet tydliggörs på ett spännande sätt.
Sammantaget bildar de en grogrund för diskussion rörande materialval och hållbarhet samtidigt som det exemplifierar hur det nya materialförslaget skulle kunna användas. Viktigt att
understryka är att detta steg i processen inte definerar materialet och dess funktion. Störst fokus bör läggas på steg ett och två i MDD-processen vilket nämns ytterligare i avsnitt 7 Diskussion.
34
Figur 17 Materialet applicerat i produkt
Under tinkeringprocessen i steg ett uppfattades att materialet blev lite slemmigt när det utsattes för stora mängder fukt under lång tid. Därför fattades beslutet att bestryka materialet med en liten mängd palmolja. Detta medförde vattenavstötande egenskaper och en ökad tolerans mot den fukt produkten kan utsättas för när användaren till exempel sitter på, eller råkar spilla vätska på den.
5 Produktionsmetod
En möjlig produktionsmetod för materialet skulle vara att använda de överblivna fibrerna från produktionen av juice. Fibrerna blandas med vatten för att laka ur de kvarvarande sockerarterna och filtreras sedan bort för att sparas. Till den söta vätskan tillsätts de mikroorganismer som är ansvariga för syntetiseringen av cellulosan (Shigematsu et al. 2005). Idealt skulle detta vara en isolerad stam av Acetobacter Xylinum BPR2001 med den framkallade mutationen GD-I som innebär att bakterien inte tillverkar den, i sammanhanget icke åtråvärda glukonsyran, utan
35 använder sockerarterna i odlingsmediumet till att enbart syntetisera cellulosa (Shigematsu et al. 2005). Beroende på faktorer som specifik bakteriestam, temperatur och sockerinnehåll i den aktuella odlingsvätskan, kan cellulosan skördas efter en eller ett par veckor och blandas med de sparade fruktfibrerna. I teorin skulle denna massa sen kunna torkas genom att den pressas mellan valsar samtidigt som vätska sugs ur massan, på samma sätt som sker med pappersmassa vid produktion av kartong och papper. Ett annat alternativ är att torka materialet i uppvärmda pressar som tillåter bortförsel av fukten. När cellulosan är klar att skördas kan den blandas med fibrer erhållna vid preparationen av efterföljande odlingsmedium. Detta odlingsmedium kan i sin tur inokuleras med vätska från föregående odling eftersom den innehåller de verksamma
mikroorganismerna, se figur 16 för visualisering av konceptet. Detta tillvägagångssätt skulle innebära en rullande odling och en billig produktion eftersom det endast behöver tillsättas nytt vatten och fibrer för att produktionen ska kunna fortlöpa.
36
Figur 18 Visualisering av förenklat produktionskoncept (Alse 2018)
6 Slutsatser
Den initiala frågeställningen var ”Hur kan bakteriell cellulosa användas i ett ekologiskt hållbart
och veganskt material” I studien har ett nytt materialförslag utvecklats och presenterats som ett
mer veganskt och ekologiskt hållbart alternativ till bland annat läder. Genom att visualisera ett möjligt användningsområde i en fysisk produkt har jag skapat förutsättningar för åskådare att fysiskt interagera med materialet och reflektera över ett nytt sätt att tänka gällande material, dess miljöpåverkan och ursprung.
37
7 Diskussion
Många produkter och material har en negativ inverkan på vår miljö.
Odling av bomull innebär användandet av stora mängder pesticider, gödningsmedel och andra kemikalier (Yadav et al. 2015). Inom läderindustrin används stora mängder kemikalier vid garvning och infärgning av skinnet. Utöver de som jobbar inom dessa industrier påverkas även de växter och djur som lever i miljöer där rester i form av kemikalier från garvningsprocessen och infärgningen ofta hamnar (Decouple 2013). Dessutom är många av dessa ämnen tillverkade specifikt för att motså nedbrytning och blir därför kvar i miljön under lång tid (Chequer et al. 2013). Ett annat exempel på ett av våra mest använda material är plast som tillverkas av den ändliga resursen olja och allt för ofta hamnar i havet där den orsakar stora skador på ekosystemet (Thompson et al. 2004; Barnes 2005)
I studien har utvecklingen av ett material visat ett exempel på hur BC kan användas som ett miljövänligt material. Parametrar som hur en produktionsmetod av materialet i stor skala skulle gå till har därför enbart avhandlas i spekulativa former. Det resulterande materialförslaget bör tills vidare ses som ett tillskott till designerns verktygslåda och ett möjligt alternativ vid
produktion under småskaliga och hantverksmannamässiga former. Studien har påvisat att det är fullt möjligt att producera mindre mängder av ett ekologiskt hållbart material med enkla resurser och teoriserat om en produktion i större skala. Att gå från en extremt liten produktion hemma i lägenheten, till en storskalig eller industriell produktion, skulle innebära ytterligare
undersökningar och tester vilket inte varit möjligt givet rådande förutsättningar.
I studien har vegetabiliska oljor undersökts som potentiella mjukgörare. På grund av den sena upptäckten att mjukgörare kan behövas, har relativt lite resurser lagts på researchen över
ytterligare alternativ. Detta är något som bör undersökas närmare vid eventuellt vidare arbete och utveckling av materialet.
MDD har varit en väldigt bra metod för studiens ändamål eftersom den innehåller relevanta metoder för att besvara de frågeställningar som denna studie fört med sig och skapat
förutsättningar för att presentera materialet på ett meningsfullt sätt. Vissa förändringar och utsvävningar från Elvin Karanas beskrivning och tillämpning av MDD-metoden har gjorts för att
38 anpassa den till studien. Störst vikt har lagts vid materialutvecklingen och utvärderingen av dess emotionella värden eftersom syftet har varit att ta fram ett materialförslag och inte en definitiv produkt. Mest resurser har därför lagts på steg ett och två i MDD-metoden vilket har inneburit ett framtungt projekt.
I användarstudien i MDD steg ett tillfrågades 15 personer att delta i studien varav 8 ställde upp. Trots svårigheter att hitta deltagare som var beredda att avvara en timme av sin tid för att ställa upp på en användarstudie ansågs antalet deltagare vara tillräckligt. Gruppen uppfattas dock som lite för homogen gällande ålder och sysselsättning vilket kan ha påverkat utfallet. Å andra sidan upplevdes deltagarna ha en hög förmåga att uttrycka upplevelser och abstrakta värden hos materialet vilket skulle kunna härledas till den generellt kreativa bakgrunden/sysselsättningen hos gruppen. I den webenkät som skickades ut i den andra deltagarastudien deltog inga av de deltagare som utförde användarstudien. Detta påverkade troligen resultatet och det hade varit önskvärt att samma grupp genomfört de båda undersökningarna. Detta var dock inte möjligt under rådande tidsramar och med hänsyn till deltagarnas tid och personliga åtaganden eller ockupation.
Produktionsmetoden och valet av äppelfiber är fördelaktigt ur ett svenskt perspektiv på grund av den stora tilgången på äpplen. Beroende på vart produktionen sker skulle olika fibrer kunna användas för att ta till vara på en lokalt genererad restprodukt, likt materialet Malai som består av bakteriell cellulosa och resterprodukter från kokosindustrin i Indien. Detta skulle ytterligare bidra till ett ekologiskt hållbart synsätt på materialproduktion eftersom transporter av råvaror skulle ske mer lokalt och hållas till ett minimum. Samtidigt skulle det i teorin innebära att materialen beroende på produktionsland och innehåll, får en unik ”terroir” vilket vissa
konsumenter uppfattar som spännande eller lyxigt. I studien framkom tidigt att infärgning med bland annat blåbär, rödbeta eller gurkmeja är möjlig. Denna kunskap noterades som ett möjligt tillägg men applicerades inte på det slutliga materialet på grund av en önskan att presentera materialet i sin renaste form.
39
Källförteckning
Ashjaran. 2013. Properties and Applications of Bacterial Cellulose as a Biological Non-woven Fabric. Asian Journal
of Chemistry 25(2): 786. doi: http://dx.doi.org/10.14233/ajchem.2013.12898
Barnes, David K. A. 2005. Remote islands reveal rapid rise of Southern Hemisphere sea debris. TheScientificWorldJOURNAL 5: 915-921. doi:10.1100/tsw.2005.120
Braungart, Michael., McDonough, William. 2009. Cradle to Cradle: Remaking the way we make things. London: Vintage. 92-93
Chequer, Farah M. D., de Oliveira, Gisele A. R., Ferraz, Elisa R. A., Cardoso, Juliano C., Zanoni, Maria V. B. och de Oliviera, Danielle P. 2013. Textile Dyes: Dyeing Process and Environmental Impact. (pp 153). doi:
10.5772/53659. (Hämtad 2018-04-02)
C, Dufresne., E, Farnworth. 2000. Tea, kombucha, and health: a review. Food Research International. 33 (6): 409-418. doi: https://doi.org/10.1016/S0963-9969(00)00067-3 (Hämtad 2018-02-20)
Carley, Michael., Christie, Ian. 2000. Managing sustainable development. 2. uppl. New York: Taylor & Francis. E-bok.
Dagliden, Jonna. 2010. SUZANNE LEE : WE WILL GROW OUR CLOTHES IN THE FUTURE. LS:N Global. 19 April. https://www.lsnglobal.com/opinion/article/1818/suzanne-lee-we-will-grow-our-clothes-in-the-future (Hämtad 2018-02-04)
40 Decouple. P. 2013. Cancer Risks Associated with Employment in the Leather and Leather Products
Industry. Archives of Environmental Health: An International Journal 34 (1): 33-37. doi: 10.1080/00039896.1979.10667364
Dumelin. R. Erich. 2009. The environmental impact of palm oil and other vegetable oils. http://palmoilis.mpob.gov.my/publications/POD/pod51-erich.pdf (Hämtad 2018-04-04)
Engineering ToolBox. 2003. Young's Modulus - Tensile and Yield Strength for common Materials. https://www.engineeringtoolbox.com/young-modulus-d_417.html (Hämtad 2018-08-08)
Figuerola, Fernando., Hurtado, María L., Estévez, Ana M., Chiffelle Italo., Asenjo, Fernando. 2005. Fibre concentrates from apple pomace and citrus peel as potential fibre sources for food enrichment. Food Chemistry 91 (3): 396. doi: https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2004.04.036
Ghosh, Swapan K., Bairagi, Satyaranjan., Mondal, Murari M., Bhattacharyya, Rajib. 2016. Jute Geotextile –A Potential Step to reduce Carbon Foot Print in Civil Engineering Construction. International Journal of Innovative
Science, Engineering & Technology 3 (7): 306.
https://www.researchgate.net/publication/313401146_Jute_Geotextile_-_A_Potential_Step_to_reduce_Carbon_Foot_Print_in_Civil_Engineering_Construction (Hämtad 2018-04-24)
Gorinstein, Shela., Zachwieja, Zofia., Folta, Maria., Barton, Henryk., Piotrowicz, Jadwiga., Zemser, Marina., Weisz, Moshe., Trakhtenberg, Simon., Mártin-Belloso, Olga. 2001. Comparative Contents of Dietary Fiber, Total
Phenolics, and Minerals in Persimmons and Apples. Journal of agricultural and food chemistry 49(2): 953. https://pdfs.semanticscholar.org/3637/01b9c8f8aa6fbf513aa25f6cd2200d92ca16.pdf (Hämtad 2018-05-08)
Greenwalt, C. J., Steinkraus, K. H. och Ledford, K. A. 2000. Kombucha, the Fermented Tea: Microbiology, Composition, and Claimed Health Effects. Journal of Food Protection 63 (7): 976.
http://jfoodprotection.org/doi/pdf/10.4315/0362-028X-63.7.976?code=fopr-site (Hämtad 2018-03-01)
Jayabalan, Rasu., Malbaša, Radomir V., Lončar, Eva S., Vitas, Jasmina S. och Sathishkumar, Muthuswamy. 2014. A Review on Kombucha Tea—Microbiology, Composition, Fermentation, Beneficial Effects, Toxicity, and Tea Fungus. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety 13 (4): 538-550.
41
Karana, Elvin., Barati, Bahareh., Rognoli, Valentina. och Zeeuw van der Laan, Anouk. 2015. Material Driven Design (MDD): A Method to Design for Material Experiences. International Journal of Design 9 (2). http://www.ijdesign.org/index.php/IJDesign/article/view/1965/693 (Hämtad 2018-03-25)
Karana, Elvin., Pedgley, Owain.. och Rognoli, Valentina. 2013. Materials Experience : Fundamentals Of Materials And Design. Oxford : Butterworth-Heinemann, 278-279.
Liu, C. H., Hsu, W. H., Lee, F. L. och Liao, C. C. 1996. The isolation and identification of microbes from a fermented tea beverage, Haipao, and their interactions during Haipao fermentation. Food Microbiology 13 (6): 407-415. doi: https://doi.org/10.1006/fmic.1996.0047 (Hämtad 2018-03-20)
Lundin, Louise; marketing assistant på Brämhults. 2018. Mailkontakt 20 april.
Malai Design & Materials pvt.ltd. 2017. Process scheme. Malai Design & Material pvt.ltd. http://made-from-malai.com/process-test/ (Hämtad 2018-03-20)
Mayser, P., Fromme, S., Leitzmann, C. och Gründer, K. 1995. The yeast spectrum of the ``tea fungus kombucha''.
Mycoses 38: 290. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1111/j.1439-0507.1995.tb00410.x (Hämtad
2018-02-27)
Musk, Peter., Brough, Dean., Payne, Alice. 2017. Kombucha: The potential of a democratic textile. Textile fibre
forum. 125: 47-49. https://eprints.qut.edu.au/111869/ (Hämtad 2018-03-14)
Neikel, Jenny. 2016. Fermentera: Mat med jäst, mögel och bakterier. Värnamo: Norstedts. 15-17.
Ng, Audrey. 2017. Grown microbial 3D fiber art, Ava: fusion of traditional art with technology. Proceedings of the
2017 ACM International Symposium on Wearable Computers, 209-214. Nanyang Technological University,
Singapore. doi: 10.1145/3123021.3123069
Ng, Frankie. och Wang, Phoebe W. 2016. Natural self-grown fashion from bacterial cellulose: a paradigm shift design approach in fashion creation. The Design Journal 19 (6): 838-839. doi: 10.1080/14606925.2016.1208388
42 Nitech, Pandey. 2017. Do bacteria and viruses have feelings like us?. Quora. https://www.quora.com/Do-bacteria-and-viruses-have-feelings-like-us (Hämtad 2018-05-02)
Phisalaphong, Muenduen., Jatupaiboon, Nirun. 2008. Biosynthesis and characterization of bacteria cellulose– chitosan film. Carbohydrate Polymers 74 (3): 482-488. doi: https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2008.04.004
Reiss, Jürgen. 1994. Influence of different sugars on the metabolism of the tea fungus. European Food Research
and Technology. 198 (3): 258-261 doi: https://doi.org/10.1007/BF01192606 (Hämtad 2018-03-20)
Roche, James. 1998. The history and spread of Kombucha. The kombucha center. http://users.bestweb.net/~om/~kombu/roche.html (Hämtad 2018-02-10)
Shigematsu, Toru., Takamine, Kazunori., Kitazato, Masaya., Morita, Tetsuya., Naritomi, Takaaki., Morimura, Shigeru och Kida, Kenji. 2005. Cellulose Production from Glucose Using a Glucose Dehydrogenase Gene (gdh)-Deficient Mutant of Gluconacetobacter xylinus and Its Use for Bioconversion of Sweet Potato Pulp. JOURNAL OF
BIOSCIENCE AND BIOENGINEERING 99(4): 415-416. doi: 10.1263/jbb.99.415
Sievers, Martin., Lanini, Cristina., Weber, Adrien., Schuler-Schmid, Ursula. och Teuber, Michael. 1995.
Microbiology and fermentation balance in kombucha beverage obtained from a tea fungus fermentation. Systematic
and Applied Microbiology 18 (4): 590-594. doi: https://doi.org/10.1016/S0723-2020(11)80420-0 (Hämtad
2018-04-02)
Sinclair, Rose. 2014. Textiles and Fashion: Materials, Design and Technology. Cambridge: Elsevier Science & Technology. E-bok.
Smail, Stephanie. 2016. Kombucha clothing: Scientists, designers work to make fermented tea into a textile. ABC
news. 1 Augusti.
http://www.abc.net.au/news/2016-07-31/kombucha-tea-scientists-designer-work-to-make-clothing-textile/7674892 (Hämtad 2018-03-20)
Statista. 2017. Cotton production by country worldwide in 2016/2017 (in 1,000 metric tons). Statista.
https://www.statista.com/statistics/263055/cotton-production-worldwide-by-top-countries/ (Hämtad 2018-04-30)
Teoh, Ai Leng., Heard, Gillian., Cox, Julian. 2004. Yeast ecology of Kombucha fermentation. International Journal
of Food Microbiology 95 (2):119-126.
43 The vegan society. 2018. Definition of veganism. The vegan society.
https://www.vegansociety.com/go-vegan/definition-veganism (Hämtad 2018-09-01)
Thompson, Richard C., Olsen Ylva, Mitchell, Richard. P., Davis, Anthony., Rowland, Steven. J., Anthony, John W. G., McGonigle, Daniel. och Russell, Andrea. E. 2004. Lost at sea: where is all the plastic?. Science 304
(5672): 838. doi:10.1126/science.1094559.
Thorpe, Anne. (2008). Design för hållbar utveckling. Stockholm: Raster Förlag
Torres, Fernando G., Solene, Commeaux.,Omar P. Troncoso. 2012. Biocompatibility of Bacterial Cellulose Based Biomaterials. J. Funct. Biomater 3(4): 864-878. doi:10.3390/jfb3040864
Yadav, Ishwar C., Devi, Ningombam L., Jabir, Syed H., Cheng, Zhineng., Li, Jun., Zhang, Gan., Jones, Kevin C. 2015. Current status of persistent organic pesticides residues in air, water, and soil, and their possible effect on neighboring countries: A comprehensive review of India. Science of the Total Environment 511. 123-137. doi: http://dx.doi.org/10.1016/j.scitotenv.2014.12.041
Yoshinaga, Fumihiro., Tonouchi, Naoto. och Watanabe, Kunihiko. 1997. Research progress in production of bacterial cellulose by aeration and agitation culture and its application as a new industrial material. Bioscience,
Biotechnology, and Biochemistry 61 (2): 219–224. doi: https://doi.org/10.1271/bbb.61.219
Figurförteckning
Figur 1: NG, Frankie M.C. & Wang, Phoebe W. 2016. [Fotografi]
https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/14606925.2016.1208388 (Hämtad 2018 03-20)
Figur 2: Alse, S (2018). Kokosfiber [Fotografi]
Figur 3: Alse, S (2018). Juteväv [Fotografi]
Figur 4: Alse, S (2018). Bomullstrassel [Fotografi]
Figur 5: Alse, S (2018). Äppelpulp [Fotografi]
Figur 6: Dumelin, E (2009) The environmental impact of palm oil and other vegetable oils [Tabell] http://palmoilis.mpob.gov.my/publications/POD/pod51-erich.pdf (Hämtad 2018-04-04)
44 Figur 7: Lee, S (2010). Bio Bomber [Fotografi] https://www.lsnglobal.com/opinion/article/1818/suzanne-lee-we-will-grow-our-clothes-in-the-future (Hämtad 2018-03-10)
Figur 8: Malai (2017) Malai sample kit [Fotografi] http://made-from-malai.com/shop/ (Hämtad 2018-03-14)
Figur 9: Smail, S (2016) Design students experiment with kombucha fabric at the Queensland University of Technology [Fotografi]
http://www.abc.net.au/news/2016-07-30/students-experimenting-with-kombucha-fabric-at-qut-brisbane/7674914 (Hämtad 2018-03-28)
Figur 10: Karana, Elvin., Barati, Bahareh., Rognoli, Valentina. och Zeeuw van der Laan, Anouk (2015) Material
Driven Design (MDD) method. [Illustration] http://www.ijdesign.org/index.php/IJDesign/article/view/1965/693
(Hämtad 2018-03-25)
Figur 11: Alse, S (2018) Experiment med naturliga färgämnen. fr. vänster: svart té, gurkmeja, rödbeta, blåbär
[Fotografi]
Figur 12: Alse, S (2018) Materialprover [Fotografi]
Figur 13: Alse, S (2018) Utvalt materialprov [Fotografi]
Figur 14: Alse, S (2018) Deltagare i användarstudien utvärderar materialets sensoriska nivå med hjälp av en skala,
utvecklad av Karana (2015) [Fotografi]
Figur 15: Alse, S (2018) Benchmarking [Figur]
Figur 16: Alse, S (2018) Resultatet insamlat i deltagarstudien visualiserat [Figur]
Figur 17: Alse, S (2018) Materialet applicerat i produkt [Fotografi]
45
Bilagor
46 Bilaga 1. Utvärderingsmaterial användarstudie
51 Bilaga 2. Kombinerad kravspecifikation och funktionsanalys
52 Bilaga 3. Deltagarstudie
53 Bilaga 4. Innehållsförteckning materialprov
