Terva toi väriä ihmisten elämään

Kemiallinen väri keksittiin sattumalta

Koeputken pohjalla erottui punaruskeaa ainetta. 18-vuotias William Henry Perkin vilkaisi sitä pettyneenä ja huuhteli sitten koeputken pesuvadissa. Hänen pienessä kotilaboratoriossaan ei ollut juoksevaa vettä.

Oli pääsiäinen vuonna 1856, ja nuori Perkin teki kemiallisia kokeita kotitalonsa neljännessä kerroksessa sijaitsevassa laboratoriossaan Lontoon East Endissä. Koeputkea kuivatessaan Perkin yhtäkkiä huomasi, että hänen käyttämäänsä liinaan oli iilmestynyt kauniin punaisia laikkuja. Perkin tuhahti. Hänen tavoitteenaan oli ollut valmistaa väritöntä kiniiniä, jota käytettiin malarian hoidossa, ei saada aikaa punaista mönjää.

Kirkkaanpunainen öljymäinen aine oli tervapohjaista allyylitoluidiinia. Perkin päätti toistaa kokeen, tällä kertaa niin ikään tervasta saatavalla aniliinilla. Hän pani koeputkeen aniliinia, lisäsi siihen kaliumdikromaattia ja kuumensi koeputkea niin, että neste höyrystyi.

Nyt koeputken pohjalla oli mustaa ainetta, ja Perkin oli jo vähällä heittää sen pois. Hän kuitenkin muutti mielensä ja lorautti silkasta uteliaisuudesta koeputkeen vettä ja kuumensi sen sisällön uudelleen.

Musta aine liukeni, ja jonkin ajan kuluttua koeputken pohjaa peitti kirkkaan violetti väri. Epäonnistunut koe oli johtanut sattumalta maailman ensimmäisen keinotekoisen väriaineen keksimiseen. Kukaan – ja vähiten nuori Perkin itse – ei osannut edes kuvitella, että violetti värinokare johtaisi kokonaisen uuden tieteen- ja teollisuudenalan syntyyn, mikä puolestaan mullistaisi ihmisten elämän monella tavalla.

Teollisuus kehittyi vauhdilla

Perkin keksi tervavärit otolliseen aikaan, sillä vuonna 1856 teollistuminen oli Euroopassa ja etenkin Britanniassa jo täydessä vauhdissa. Koneellistumisen ansiosta uusia tehtaita perustettiin lähes päivittäin, ja sarjatuotanto oli laskenut käyttötavaroiden hintoja merkittävästi.

Etenkin Britannian tekstiilituotanto hyötyi teollistumisesta ja koneiden kehityksestä: mekaaniset kehruu- ja kutomakoneet tuottivat nopeasti suuria määriä puuvillalankaa ja -kangasta. Raakapuuvillasta kudottu kangas oli kuitenkin ankean harmaata, eivätkä ihmiset halunneet pukeutua pelkästään harmaaseen. Siksi kankaat piti valkaista auringossa ja värjätä. Valkaiseminen vaati runsaasti tilaa ja saattoi kestää viikkoja. Lopuksi kangas värjättiin kasveista ja eläimistä saaduilla väriaineilla.

Kankaiden valkaiseminen nopeutui ja helpottui, kun kemistit keksivät käyttää siihen klooria. Britannian teollisuuspamput eivät silti vieläkään uskoneet kemiasta olevan heille ratkaisevaa hyötyä. He eivät halunneet rahoittaa kemistien haparoivia kokeita koeputkilla ja jauheilla, sillä nämä eivät voineet varmuudella luvata saavansa aikaan käyttökelpoisia tuloksia.

Teollistumiseen liittyi myös monia ongelmia: tehtaat tuottivat jätettä, ja esimerkiksi kaupungeissa käytettävän kaasun valmistuksen sivutuotteena syntyi suuria määriä kivihiilitervaa. Tahmealle mustalle kivihiilitervalle ei ollut järkevää käyttötarkoitusta, ja niinpä tehtaat valuttivat sitä surutta vesistöihin, joista se nopeasti tappoi kaiken elämän.

Tervaa varastoitiin myös suuriin maakaivantoihin, jonne se jäi vellomaan lähes loputtomiin. Sitten nuori William Henry Perkin sai selville, että kivihiiliterva piti sisällään monia arvokkaita ominaisuuksia.

Napsautettava piirros: Katso, miten kaasulaitokset tuottivat sivutuotteena tervaa – ja mitä mahdollisuuksia teollisuudella oli käyttää tervaa.

Saksa panosti kemiaan

Perkin ei ollut ainoa, jota terva kiinnosti. Saksalaisen Giessenin yliopiston professori Justus von Liebig oli vuosien ajan tutkinut tervaa ja sen käyttömahdollisuuksia. Hän oli luonut kemiasta itsenäisen tieteenalan, kun sitä yleensä pidettiin lääketieteen opintoja tukevana sivuaineena.

Liebig rakensi Giesseniin uudenaikaisen laboratorion, jossa opiskelijat opettelivat ”ratkaisemaan kemiallisia pulmia ja voittamaan niihin liittyviä vaikeuksia, kunnes he oppivat ajattelemaan kemian kielellä.”

Liebigin opetusmenetelmät tuottivat tulosta, ja niitä alettiin soveltaa muissakin Saksan yliopistoissa. Saksan liittoon kuuluneet pikkuvaltiot panostivat suuria summia koulutukseen, joka tuotti uusia kykyjä kehittyvän teollisuuden palvelukseen.

Britanniassa tilanne oli päinvastainen. Matkustaessaan saarivaltiossa 1840-luvulla Liebig oli todennut, ettei Britannia ”selvästikään ollut tiedemiesten maa”, vaan tutkimusta tekivät siellä satunnaiset harrastelijat, kuten hän eräässä puheessaan totesi.

Liebigin arvio osui kiusallisen oikeaan, ja jo vuonna 1845 Britannian teollisuusmiehet perustivatkin Lontooseen kemian alan koulutusta tarjoavan opinahjon, Royal College of Chemistryn. Sen ensimmäiseksi johtajaksi nimitettiin Liebigin assistentti, saksalainen August Wilhelm von Hofmann, jonka tehtävänä oli käynnistää kemistien koulutus Britanniassa.

Ennen kuin Hofmann lähti Lontooseen, Liebig vannotti häntä jatkamaan tervan tutkimista. Molemmat saksalaiset olivat varmoja siitä, että terva oli itse asiassa yhdiste, joka sisälsi hiiltä, happea, vetyä, typpeä ja rikkiä sekä muita, vielä tuntemattomia aineita. Hofmann oli onnistunut erottamaan tervasta jo aniliinia, kun hän lähti Lontooseen.

Nuori kemisti teki tärkeän löydön

Perkin oli onkinut tietoonsa kaiken, mitä Lontoolla oli kemian opetuksen suhteen tarjottavana. 12-vuotiaana hän kirjautui Lontoon ainoaan oppikouluun, joka tarjosi opetusta kemiassa, ja hänen opettajansa oli kehottanut häntä täydentämään kemian opintojaan yksityistunneilla London Hospital -opetussairaalassa työskentelevän kollegansa ohjauksessa.

Joka lauantai-iltapäivä Perkin istui sairaalan luentosalissa imemässä itseensä tietoa. Ennen pitkää hänen kaksi kemianopettajaansa saivat hänen varakkaan rakennuttajaisänsä vakuutettua siitä, että poika pitäisi lähettää opiskelemaan kemiaa vastaperustettuun Royal Collegeen. Isä-Perkin taipui painostuksen edessä, vaikka olikin toivonut pojastaan arkkitehtia. Royal Collegen johtaja Hofmann pani oitis merkille nuoren Perkinin lahjakkuuden.

Collegeen sijoittaneet teollisuuspohatat painostivat saksalaista voimakkaasti, sillä Royal College ei ollut toistaiseksi tuottanut yhden yhtä läpimurtoa, josta olisi ollut hyötyä teollisuudelle. Sijoittajista tuntui, että heidän rahojaan käytettiin joutaviin yrityksiin kartoittaa atomeja ja molekyylejä. Royal Collegen rahoitus oli vaarassa tyrehtyä, ja hädissään Hofmann määräsi Perkinin kehittelemään kaupallisesti kiinnostavaa kiniiniä.

Synteettisen kiniinin valmistusmenetelmän keksiminen olisi todellinen läpimurto, sillä Brittiläisellä imperiumilla oli palveluksessaan tuhansia virkamiehiä ja sotilaita trooppisilla seuduilla, joissa malaria oli vakava terveysuhka. Kiinanpuun kuoresta valmistettu luonnonkiniini oli kallista, ja mikäli Hofmann pystyisi valmistamaan kiniiniä laboratoriossa, Royal Collegen talous olisi pysyvästi turvattu.

Kun Hofmann keväällä 1856 matkusti pääsiäisen viettoon Saksaan, Perkin vei tutkimansa aniliinin lomansa ajaksi kotilaboratorioonsa.

Naiset ihastuivat liilaan

Kun Perkin pääsiäisenä 1856 sai aikaan kotonaan helakan violettia väriä, hän arveli tehneensä mahdollisesti merkittävän löydön. Yhdessä Thomas-veljensä sekä toisen Royal Collegen opiskelijan kanssa hän valmisti lisää violettia väriä ja lähetti sitä testattavaksi skotlantilaiseen värjäämöön. Vastaus oli kannustava.

”Mikäli tuotteenne ei liiaksi nosta kankaan hintaa, se on epäilemättä yksi arvokkaimmista keksinnöistä pitkään aikaan. Kyseinen väri on hyvin kysyttyä kaikissa tuoteryhmissä. Tähän asti silkkiä ei ole voitu värjätä violetiksi pysyvin tuloksin, ja puuvillan värjääminen on hyvin kallista”, värjäämön johtaja kirjoitti nuorukaisille.

Vastaus vakuutti Perkinin siitä, että hän oli oikeilla jäljillä. Hän päätti keskeyttää opintonsa Royal Collegessa ja perustaa oman väriainetehtaansa. Hän nimesi keksimänsä väriaineen mauveksi (mauveiini) malvankukan mukaan.

Perkinin tehtailijanuran alkua leimasivat monet haasteet, jotka olisivat voineet helposti lannistaa vähemmän määrätietoisen nuorukaisen. Hän joutui suunnittelemaan ja rakentamaan värintuotantoprosessin ja siinä käytettävät koneet tyhjästä. Kukaan ei halunnut lainata hänelle rahaa niin epävarmaan hankkeeseen, ja kun hän esitteli värinäytteitään vanhoillisille värjäämöiden omistajille, nämä eivät olleet kiinnostuneita. Lisäksi Hofmann antoi hänen kuulla kunniansa siksi, että hän oli hylännyt lupaavan akateemisen uran ryhtyäkseen sen sijaan tehtailijaksi.

Perkin piti päänsä, sillä hän uskoi saavansa tehtailijana tarvitsemansa opit kokeneilta yrittäjiltä. Nuoruuden rohkeudella ja sitkeydellään hän onnistui ylipuhumaan isänsä sijoittamaan koko omaisuutensa yhteisyritykseen, joka sai nimekseen Perkin & Sons.

Vuosi mauveiinin keksimisen jälkeen Perkinin tehdas aloitti toimintansa Greenfordissa Lontoon länsipuolella. Väriaineen myynti kuitenkin takkusi, sillä värjäämöiden johtajat eivät ymmärtäneet uuden värin käyttömahdollisuuksia. Perkin, joka oli vastuussa sekä mauveiinin tuotannosta että myynnistä, joutui käyttämään kallista aikaansa värjärien valistamiseen.

Se, että mauveiinista lopulta tuli suosittua, oli Ranskan keisarin Napoleon III:n tuoreen vaimon Eugénie de Montijon ansiota. Nuori muotitietoinen keisarinna saattoi käyttää lähes rajattomasti rahaa vaatteisiin, ja hän huomasi violetin korostavan kaikista väreistä parhaiten silmiensä väriä.

Keisarinna tartutti ihastuksen violettia väriä kohtaan myös Britannian kuningattareen Viktoriaan, joka käytti violettia pukua tyttärensä häissä vuonna 1858.

Kiukkua maailmannäyttelyssä

Kuningatar Viktoria oli tyyliasioissa ihailtu edelläkävijä, ja pian kaikki Euroopan naiset halusivat pukeutua violettiin. Perkinin tehdas pystyi ainoana tuottamaan riittäviä määriä mauveiinia, jolla värjätyt kankaat ja vaatteet suorastaan revittiin kauppiaiden käsistä. Lontoolaiset lehdet kirjoittivatkin ”violettitaudista”, joka ilmeni ”liilanvärisinä läikkinä joka puolella kaupunkia”.

Ajan myötä tuohtunut Hofmannkin leppyi entiselle oppilaalleen. Hän piti puheen Lontoon maailmannäyttelyn avajaisissa vuonna 1862 ja maalaili kuulijoilleen mielikuvia uudesta aikakaudesta, jonka kemian nopea kehitys oli käynnistänyt.

”Kemia on nyt teknisen tieteenharjoittamisen huipulla!” Hofmann julisti ja pyysi yleisöä kiinnittämään huomiota tiettyyn näyttelyvitriiniin. Siinä oli esillä ennennäkemättömän kirkkailla väreillä värjättyä silkkejä ja muita kankaita, jotka loistivat purppuran, kirkkaanpunaisen, liilan, roosan ja sinisen eri sävyissä. Vitriinin vierellä oli esillä kankaissa käytettyjä tervasta valmistettuja värijauheita.

”Voimme korvata tervalla kaikki luonnonvärit, jotka on tähän asti valmistettu hyönteisistä, puunkuoresta, kukista tai juurista”, Hofmann ylpeili.

Siinä samassa yleisön joukosta alkoi kuulua vastalauseita, ja muuan James Mansfield kommentoi vihaisesti: ”Te kehutte vuolaasti keinotekoisia väriaineita. Minusta ne ovat luonnottomia – ne ovat toki kirkkaita mutta myös mauttomia, kuin halpoja kopioita. Kysynkin teiltä arvoisat maanmieheni: Onko tässä maassa vielä sivistystä, vai olemmeko pian kuin neekerit, jotka ripustavat lasihelyjä kaulaansa ja vaihtavat norsunluunsa rihkamaan?”

Mansfieldin katkeruus johtui siitä, että indigoväriä oli aiemmin valmistettu indigokasvista, ja nyt keinotekoinen indigo oli ajanut 322 brittiläistä yritystä ja niiden Intiassa sijaitsevat indigoviljelmät vararikon partaalle.

Kritiikistä huolimatta Hofmann lopetti puheensa kannustavasti: ”Britanniasta tulee epäilemättä jo lähitulevaisuudessa maailman johtava väriaineiden viejämaa”. Siinä hän erehtyi.

Saksa voitti kilvan

Saksalaisten panostus kemiaan kannatti. Saksalaiset olivat vallanneet käytännössä kaikki Britannian merkittävät kemianalan akateemiset virat, ja Saksaan oli kehittynyt hyvin elinvoimainen väriaineteollisuus.

Nopea kehitys johtui osaksi siitä, etteivät saksalaiset kunnioittaneet patentteja. Perkin oli patentoinut mauveiinin valmistusmenetelmän Britanniassa, mutta saksalaiset kopioivat sitä surutta. Lisäksi yhdysvaltalainen tiedelehti The Scientific American julkaisi tammikuussa 1864 artikkelin, jossa selostettiin mauveiinin valmistusprosessi ja jopa se, miten voitiin tuottaa eri sävyjä: ”Kun seokseen lisätään suolahappoa, tuloksena on syvä sinilila sävy.”

Kemistit eri puolilla Eurooppaa ja Yhdysvaltoja tutkivat innolla aniliinia ja muita tervajohdannaisia ja tekivät niillä mitä mielikuvituksellisimpia kokeita kehittääkseen uusia värejä. Kilpailun kovennuttua ja violetin mentyä muodista Perkin alkoi selvittää alitsariinin eli värimataran juuresta saatavan punavärin koostumusta. Hän ei tiennyt, että saksalainen väriainevalmistaja BASF oli samoissa puuhissa.

Perkin keksi tavan valmistaa synteettistä alitsariinia vuonna 1869 pari kuukautta ennen BASFia. Siksi hän järkyttyi kuullessaan, että saksalaisyrityksen maailmanlaajuinen alitsariinipatentti oli hyväksytty päivää ennen kuin hänen oma patenttinsa sai hyväksynnän Lontoossa. Yleensä hillitty Perkin oli raivoissaan, vaikka BASF myönsikin hänelle yksinoikeuden valmistaa alitsariinia Britanniassa.

Britannia oli hävinnyt värikilvan Saksaa vastaan. Vuonna 1879 Saksan keisarikunnassa toimi 17 tervaväritehdasta, kun niitä oli Britanniassa vain kuusi. Saksassa oli runsaasti erittäin taitavia kemistejä, ja myös Britanniaan siirtyneet saksalaiskemistit alkoivat palata joukolla kotimaahansa, jossa niin palkka kuin työolotkin olivat paremmat kuin Britanniassa. 35-vuotias Perkin lannistui ja luovutti. Hän myi yrityksensä vuonna 1873 ja omistautui laboratoriotyölle.

Bayerin teollisuusimperiumi syntyi

Synteettisestä punaväristä tuli Saksan väritehtaiden tärkein tuote, ja eurooppalaiset värimataran viljelijät joutuivat lopettamaan toimintansa yksi toisensa jälkeen. Väritehtaiden lukumäärä Saksassa kasvoi tasaisesti, ja kilpailu oli niin ankaraa, että vain parhaat jäivät jäljelle. Kolme yritystä oli ylitse muiden: Bayer & Co., Hoechst sekä BASF, jotka oli kaikki perustettu 1860-luvun alkupuolella.

Friedrich Bayer oli tutustunut Perkinin mauveiiniin jo ennen Lontoon maailmannäyttelyä vuonna 1862. Hän ansaitsi elantonsa myymällä luonnonväriaineita mutta haaveili synteettisten värien tuotannosta pienessä yrityksessään Barmenissa Wuppertalissa.

Bayerin haaveet huvittivat hänen asiakkaitaan, mutta paikallisessa krouvissa hän tapasi pienen puuvillavärjäämön omistajan Friedrich Weskottin, joka otti ne vakavasti. Aniliinivärien valmistusprosessi oli julkista tietoa, ja kaksikko harjoitteli sitä Weskottin keittiössä. Puolen vuoden kuluttua he hallitsivat sen jo täysin.

Vuonna 1862 Bayer ilmoitti asiakkailleen avaavansa piakkoin aniliiniväritehtaan. Hän jätti mainitsematta, että tehtaassa oli vain yksi työntekijä ja konttoritöistä vastasi hänen vaimonsa. Vuoden lopulla tehtaassa oli 12 työntekijää sekä kemisti, joka kasvatti tehtaan värivalikoimaa fuksianpunaisella, vihreällä ja kuudella eri sinisellä. Kolme vuotta myöhemmin Bayer omisti jo kolme tehdasta, ja Saksasta oli tullut maailman johtava väriaineiden valmistaja.

Tervavärien valikoiman täydensi vuonna 1897 ”värien kuningas” eli sinimusta indigo. Sen kehittäminen oli vaatinut 20 vuotta määrätietoista tutkimustyötä sekä miljoonien saksanmarkkojen arvosta rahallista tukea BASFilta. Bayerin onneksi indigon kysynnällä ei näyttänyt olevan rajaa.

Perkiniä juhlittiin sankarina

Vuonna 1906 eli 50 vuotta mauveiinin keksimisen jälkeen iäkäs William Perkin matkusti vaimonsa ja tyttäriensä kanssa Yhdysvaltoihin. Maan johtavat tutkijat, poliitikot ja kemianteollisuuden edustajat halusivat juhlia häntä, sillä hän oli luonut perustan tuottoisalle väriteollisuudelle ja hänen työnsä oli mahdollistanut muun muassa lääke- ja räjähdeteollisuuden, valokuvauksen sekä kirjapainoalan huiman kehityksen.

Saksa näytti jo voittaneen kemiallisen kilpajuoksun, mutta sitten syttyi ensimmäinen maailmansota. Vuonna 1914 keisari Vilhelm II määräsi Saksan väriteollisuuden siirtymään räjähdysaineiden ja myrkkykaasujen valmistukseen. Hän myös kielsi väriaineiden viennin suistaakseen vihollisen tekstiiliteollisuuden kriisiin.

Ranskan ja Britannian vaatetehtaat joutuivat heittämän hyvästit kirkkaille ja pesunkestäville synteettisille väreille. Keisarin juoni ei kuitenkaan toiminut, sillä sekä Britannia että Yhdysvallat käynnistivät oman väriainetuotantonsa, ja Saksa kärsi tappion kotikentällään.

Lue lisää sivutuotteena syntyneelle tervalle keksityistä käyttötarkoituksista täältä