Blau machen mal anders – Indigo-Pigment aus Japanischem Färberknöterich gewinnen

Hast Du schon mal Dein eigenes Pigment aus Pflanzen gewonnen? Ich dachte immer, das wäre super kompliziert und aufwändig. Ist es aber gar nicht! Die wichtigste Zutat ist: Zeit.
In diesem Artikel zeige ich Dir meine ersten Versuche (und fails) zur Extraktion von Indigo-Pigment aus Japanischem Färberknöterich.

Auf meiner Terrasse wächst Japanischer Färberknöterich. Nicht nur im Kübel, auch in den Ritzen zwischen den Steinen – offenbar gefällt es ihm bei mir. Mit den Blättern dieser Pflanze habe ich schon auf verschiedene Art und Weise blau gefärbt: z. B. mit der Salz-Methode oder der Eiswasser-Methode.

Das einzige, an das ich mich noch nicht herangetraut habe, ist eine Küpe aus frischen Blättern. Aber meine Pflanze produzierte weiter fleißig Blätter (und Farbstoff!), und da man die möglichst frisch verarbeiten soll, eigneten sie sich nicht so zum Trocknen und Später-Verwenden. Was also tun?

Beim Stöbern im Internet fand ich in einem Blogartikel von Still Garments die Inspiration, die ich brauchte: Pigmentextraktion! Statt die Pigmente quasi gleich im Blatt zum Färben einzusetzen, kann man sie auch extrahieren und so haltbar machen. Mit dem richtigen Know-How kann man damit sogar Aquarellfarben oder Tinten herstellen, oder aber eine Küpe ansetzen. Eine kleine Recherche bei youtube zeigte mir diese hilfreichen Videos zur Ernte, Fermentation und Pigmentgewinnung. Auch Ninja Chickens Video ist sehr informativ. Das wollte ich auch probieren!

Der Farbstoff im Japanischen Färberknöterich

Zu den chemischen Hintergründen der Indigofarbstoffe habe ich schon einmal mehr geschrieben.
Kurz zusammengefasst: Der blaue Farbstoff liegt in den Blättern als farblose Vorstufe vor. Diese Vorstufe heißt Indican. Indican ist ein Molekül, das aus zwei Teilen zusammengesetzt ist: einem Zuckerteil und einem Farbstoffteil, dem sog. Indoxyl. Um den blauen Farbstoff zu bekommen, müssen zwei Dinge nacheinander passieren. Zuerst müssen die Zucker- und Indoxyl-Teile voneinander getrennt werden (Spaltung durch Enzyme). Anschließend verbinden sich zwei Indoxylteile unter Sauerstoffeinwirkung miteinander und bilden so den fertigen blauen Indigofarbstoff, das Indigotin. Auf die einzelnen Schritte gehe ich im nächsten Abschnitt noch näher ein.

Für diese beiden Reaktionen (1. Spaltung des Indican in Abwesenheit von Sauerstoff, 2. Bildung von blauem Indigotin in Anwesenheit von Sauerstoff) müssen wir also bei der Pigmentextraktion die richtigen Reaktionsbedingungen finden.

Die Pigmentextraktion

Die Pigmentextraktion besteht im Grunde aus 3 einfachen Schritten (plus ein optionaler Wasch-Schritt)

1. Ernte und Fermentieren der Blätter
2. Entfernen der Blätter, Belüften und pH anheben
3. Sedimentieren des Pigments
4. Optional: Waschen des Pigments

Das brauchst Du, um Dein eigenes Pigment zu extrahieren:

• Erntereifen Japanischen Färberknöterich
• Ein bis zwei ausreichend große Gefäße (z. B. Eimer, Wanne), gerne weiß oder durchsichtig
• Löschkalk (Calciumhydroxid)
• pH-Messstreifen
• Wasser
• ggf. Steine o. ä. zum Beschweren der Blätter

Hier erkläre ich Dir die einzelnen Schritte, was dabei genau passiert, und was zu beachten ist.

Schritt 1: Ernte und Fermentieren der Blätter

Was muss man machen?

Wenn man mit Japanischem Färberknöterich arbeitet, ist es am besten, mit möglichst frischen Blättern zu arbeiten. Man schneidet sich die gewünschte Menge Stängel ab, dabei läßt man die untersten 3-4 Blätter stehen, damit die Pflanze dort wieder austreiben kann. Anschließend zupft man die Blätter ab und legt sie in ein Gefäß mit Wasser.

Bei einer größeren Menge Blätter ist es ratsam, in mehreren kleinen Portionen zu arbeiten, damit die Blätter nicht anwelken. In welken Blättern hat der Abbau der farblosen Farbstoff-Vorstufe bereits begonnen und die Pigmentausbeute fällt geringer aus. Alternativ läßt man die Blätter einfach an den Stängeln.

Drücke die Blätter unter Wasser (evtl. einen Teller oder Sieb darauflegen) und beschwere sie, z. B. mit einem Stein.

Und nun heißt es: Abwarten. Nach einiger Zeit ändert sich die Farbe der Flüssigkeit zu einem hellen grünblau und es bildet sich ein lila- schimmernder Film an der Oberfläche. Das kann, je nach Temperatur, ein paar Stunden bis ein paar Tage dauern. Bei mir hat es ca. 4–5 Tage gedauert.

Sobald Du den schimmernden Film auf der Oberfläche siehst, ist der Zeitpunkt gekommen, die Fermentation zu beenden! Die Blätter werden herausgenommen und der Ansatz durch ein Sieb oder ein Käsetuch gegossen, um Pflanzenteile zu entfernen. Die Pflanzenteile würden sonst nachher das Pigment verunreinigen.

Nach der Fermentation können die Blätter noch recht grün aussehen – Orientierungspunkt für den Endpunkt der Fermentation ist daher nicht die Farbe der Blätter, sondern die Farbe der Flüssigkeit.

Wer zu lange fermentiert, verliert Pigment (das wird dann mit der Zeit abgebaut, bis irgendwann gar kein Pigment mehr da ist).

Was passiert hier?

Bei der Fermentation wird die farblose Vorstufe des Indigofarbstoffes, das Indican, freigesetzt und gespalten (man sagt auch „hydrolysiert“). Das heißt, die Blätter fangen an, sich zu zersetzen, die inneren Zellstrukturen zerbrechen und es werden Enzyme frei, die das Indican aufspalten in seinen Zuckerteil und seinen Indoxylteil.

Die Fermentation ist ein anaerober (d. h. unter Luftausschluss stattfindender) Prozess. Die Blätter müssen also in dem Gefäß beschwert werden, sodass sie komplett unter Wasser sind und keine Luft an sie herankommt. Blätter, die oben schwimmen, haben Luftkontakt und vergammeln statt zu fermentieren.

Das Indoxyl ist nicht stabil, zerfällt also mit der Zeit. Wenn Du also zu lange wartest mit der Weiterverarbeitung, riskierst Du verringerte Ausbeuten.

Schritt 2: Belüften und pH anheben

Jetzt kommt der etwas anstrengende Teil: das Belüften des Ansatzes. Der blaue Farbstoff entsteht nämlich erst im alkalischen pH-Bereich und unter Sauerstoffeinwirkung. Den pH heben wir mit Löschkalk (Calciumhydroxid) an, und den Sauerstoff kannst Du auf verschiedene Weisen einführen.

Was muss man machen?

Nun musst Du dafür sorgen, dass möglichst viel Luft in die Flüssigkeit gelangt. Dafür gibt es die verschiedensten Varianten:

• Bohrmaschinenaufsatz für das Umrühren von Farbeimern
• Schneebesen (sicher sehr anstregend)
• Belüftungsanlagen für Aquarien
• wiederholtes Umschütten von Gefäß zu Gefäß

Ich selbst habe einfach die Flüssigkeit von einem Eimer in den anderen gegossen, hin und her, 15 Mal (also: 15 Mal hin, 15 Mal her, macht 30 Schüttbewegungen). Wichtig ist, dass möglichst viel Luft in die Flüssigkeit gelangt. Das Hin- und Her-Schütten ist natürlich nur praktikabel, wenn Du den Eimer bzw. Dein Gefäß auch noch ohne Probleme anheben kannst. Zu guter Letzt habe ich auch noch mit einem Stock umgerührt.

Die Umwandlung von Indoxyl zu Indigotin benötigt neben Sauerstoff auch einen hohen pH. Das kann man theoretisch mit allem machen, was basisch reagiert (z.B. Waschsoda, Natriumcarbonat, Na2CO3), aber traditionell wird Löschkalk verwendet (Calciumhydroxid, Ca(OH)2). Löschkalk macht das Ganze nicht nur basisch, sondern fungiert auch als Flockungsmittel, um das Pigment auszufällen (also es dazu zu bringen, als Sediment auf den Gefäßboden abzusinken).

Man kann erst belüften und dann den pH anheben oder umgekehrt, für beide Vorgehensweisen gibt es Beispiele zu finden.
Ich hatte meine pH-Streifen parat gelegt, löffelweise den Löschkalk zugegeben und immer wieder umgerührt und pH gemessen. Er sollte so zwischen 9 und 10 liegen. Wenn er darüber liegt, wird die Farbe des Pigmentes offenbar verändert.

Nachtrag: In Foren zum Thema Pigmentextraktion (z.B. auf Facebook) habe ich auch schon gelesen, dass der pH auf 10-11 angehoben wird. Besonders in kleinen Volumina ist es manchmal gar nicht so leicht, den pH gut zu treffen – man schießt schnell über das Ziel hinaus. Wenn ich ca. 5 – 8 Liter habe, taste ich mich mit halben Teelöffeln voll heran und messe den pH nach jeder Zugabe und Umrühren.

An dieser Stelle ein Sicherheitshinweis: 
Tragt bitte Handschuhe und eine Schutzbrille, wenn ihr mit Löschkalk umgeht (und auch mit der Flüssigkeit hinterher). Mit Löschkalk ist nicht zu spaßen. Wenn Laugen in die Augen kommen, kann das zu schlimmen Verätzungen führen. Bitte seid achtsam im Umgang mit dieser Chemikalie.

Was passiert hier?

Während dieses Prozesses passiert die Magie: Die Flüssigkeit wird tiefblau.
Die Indoxyl-Teile, die in der Fermentation freigesetzt wurden, finden sich jetzt zu Paaren zusammen und verbinden sich in Anwesenheit von Sauerstoff zu Dimeren. Diese Dimere sind der Indigofarbstoff. Er ist nicht mehr wasserlöslich.

Auf Instagram kannst Du mein Reel dazu ansehen.

Schritt 3: Die Sedimentation

Der Farbstoff liegt nun in seiner endgültigen, blauen Form vor. Diese Form ist nicht wasserlöslich, daher wird sich der Farbstoff über die nächsten Tage am Boden des Gefäßes als Sediment absetzen.

Was muss man machen?

Man muss nun den klaren, bräunlichen Überstand von dem pigmenthaltigen Sediment trennen. Dafür kann man den Überstand entweder abgießen oder abschöpfen. Der Übergang zwischen Sediment und Überstand ist fließend, und so kann man immer nur so viel Überstand abnehmen, dass man das Sediment nicht wieder aufwirbelt. Wenn Pigment aufgewirbelt wird, ist es erst mal Zeit, mit dem Abschöpfen oder Abgießen aufzuhören und das Sediment sich weiter setzen zu lassen.

Wer helle oder sogar durchsichtige Gefäße verwendet, kann den Übergang sehr gut sehen. In dunklen Gefäßen sieht man das nicht und es kann schon mal sein, dass man ein wenig aufgewirbeltes Pigment mit ausgießt. Meine Eimer waren schwarz, aber ich habe ein durchsichtiges Gefäß verwendet, um den klaren Überstand vorsichtig abzuschöpfen.

Wird das Gefäß zu groß für das verbliebene Volumen, kann man das Ganze nach und nach in immer kleinere Gefäße umfüllen. Idealerweise sind die Gefäße nicht nur kleiner, sondern auch schmal und hoch (denke an ein Glas mit Spargel aus dem Supermarkt). Aus so einem Gefäß läßt sich der Überstand leichter abgießen als beispielsweise aus einem sehr flachen, weiten Gefäß.
Beim Umfüllen in ein kleineres Gefäß nehme ich einen kleinen Schluck des abgegossenen klaren Überstandes, um das größere Gefäß restlos zu spülen und jeden kleinen Krümel Pigment in das neue Gefäß zu überführen. Lieber warte ich einen Tag länger auf das Sedimentieren, als Pigment zu verlieren.

Wer noch eine Spritze hat, kann den Überstand auch einfach absaugen, das geht vor allem bei den immer kleiner werdenden Volumina sehr gut. Bitte nicht mit dem Mund über einen Schlauch absaugen! (Ich sage das nur der Vorsicht halber, es gibt Generationen von Menschen, die haben im Studium noch mit dem Mund pipettiert. Macht das bitte nicht.)

Am Ende hat man eine (relativ) dicke Pigmentschicht mit einer relativ dünnen Flüssigkeitsschicht darüber. Das ergibt, wenn man es verrührt, eine dicke Paste.

Du kannst das Pigment als Paste aufbewahren und direkt verwenden, oder Du filterst (z.B. durch Falten- oder Kaffeefilter) und trocknest es. Im getrockneten Zustand ist das Pigment unbegrenzt haltbar, muss dann nur vor der Verwendung wieder mit Wasser vermischt werden, und das ist offenbar nicht so trivial. Aber da bin ich noch nicht. Ich freu mich jetzt erst mal an meinem wunderschönen Pigment.

Optional kann man das Pigment auch waschen, um lösliche Bestandteile (z.B. das Calciumhydroxid) zu entfernen. Die Farbe soll dadurch noch klarer werden. Aber: mit jeden Schritt, den man zusätzlich macht, riskiert man auch Pigmentverluste (z.B. Reste, die an Filtern, Gefäßwänden etc. zurückbleiben).

Was passiert hier?

Das unlösliche Pigment setzt sich ganz langsam über mehrere Tage am Boden ab. Wer ein Labor mit einer Zentrifuge zur Verfügung hat, kann die natürlich auch benutzen, das ginge dann wesentlich schneller…

Bitte beachte: 
Der klare Überstand, den Du abschöpfst, hat einen pH von 10. Bevor Du ihn irgendwo entsorgst, musst Du ihn mit Essig neutralisieren. Überprüfe den pH (er sollte bei ca. 7 liegen) bevor Du ihn irgendwo hingießt.

Mein Fazit: Sehr befriedigend!

Für mich war diese Erfahrung unglaublich befriedigend. Es ist faszinierend, ja fast magisch, zu wissen, dass dieses blaue Pulver, diese Farbe, in den Pflanzen auf meiner Terrasse gewachsen ist. Ein bißchen wie die eigenen Erdbeeren vielleicht.

Der Arbeitseinsatz für die Pigmentextraktion war insgesamt überschaubar – am aufwändigsten waren das Abzuppeln der Blätter und das Belüften. Und beim nächsten Mal spare ich mir vielleicht auch das Blätter-Abzuppeln und lege einfach die ganzen Stiele ins Wasser. In den Stielen ist zwar kein Farbstoff, aber sie stören auch nicht, halten im Zweifel die Blätter unter Wasser und man kann die Blätter so auch leichter entnehmen. Es kann lediglich sein, dass man ein wenig mehr Flüssigkeit hat.

Man könnte sogar noch weitergehen und seine eigenen Tinten oder Aquarellfarben herstellen. Bei The Dogwood Dyer gibt es einen Kurs, in dem man lernt, Pigmente nicht nur aus Japanischem Färberknöterich, sondern auch aus Reseda zu gewinnen. Den schaue ich mir nächstes Jahr mal genauer an…

Versuch Nummer 2 gleich hinterher

Hach, was war ich angetan! Gleich der erste Versuch so ein phänomenaler Erfolg! Los, gleich nochmal… Man kann doch die Blätter noch ein zweites Mal fermentieren, hab ich gehört…
Ich hatte auch noch ein paar eingefrorene Reste einer Eiswasserfärbung, und auch eingefrorene Blätter aus dem letzten Jahr, als ich grad keine Zeit für eine Färbung hatte. Die sahen zwar schon recht blau aus, aber hey, nur Versuch macht kluch, wie mein Professor immer sagte. Also setzte ich gleich im Anschluß eine zweite Fermentation an, mit Blättern aus der ersten Fermentation plus eingefrorenen Resten aus dem letzten Jahr.

Nunja. Als sich der lila-silbrige Film an der Oberfläche nicht richtig bilden wollte, dachte ich mir noch nichts dabei. Als es übel anfing zu stinken, wurde ich etwas skeptisch. Aber ich dachte mir: im Löschkalk liegt die Wahrheit! Und so war es auch. Vor der Zugabe des Löschkalks stank es und war grüngelbbraun, und nach der Löschkalkzugabe stank es genauso, schäumte, und war leuchtend grüngelbbraun. Was immer da sedimentieren würde – blau würde das nicht werden.

Also: pH mit Essig neutralisiert und unter ständigem Rühren an die Büsche gegossen. Zum Glück war der Geruch nach ein paar Stunden verflogen.

Auf Instagram habe ich diesen fail mal per Video dokumentiert (schau hier).

Merke: Ohne lila Film auf der Oberfläche kein blauer Farbstoff.

Was war hier passiert?

Ich hatte gehofft, dass beim Einfrieren das Indican zu Zucker und Indoxyl zerfallen war, oder aber schon der fertige Indigofarbstoff vorlag (obwohl der pH sicher nicht alkalisch genug dafür war, aber beim ecoprinting funktioniert das ja auch ohne pH-Änderung). Dann hätte ich ihn quasi nur noch mit dem Löschkalk zum Sedimentieren bewegen müssen. Aber offenbar ist der Farbstoff komplett abgebaut und zerstört worden, bevor irgendetwas eine Chance hatte zu sedimentieren.

Vielleicht hätte ich den Farbstoff auch erst nochmal reduzieren müssen (wie in einer Küpe), um ihn wieder in die wasserlösliche Form zu überführen und ihn dann zusammen mit dem frisch extrahierten Farbstoff zu oxidieren und zu sedimentieren. Aber offenbar haben sich da Effekte mit den bereits fermentierten Blättern überlagert.

Nunja. Für dieses Jahr war jedenfalls erst mal Schluß mit Experimenten. Nächstes Jahr geht es weiter…

…und geht das wirklich nur mit frischen Blättern?

Immer wieder lese ich in Artikeln und höre in Gesprächen, in denen es um Japanischen Färberknöterich geht, dass die Blätter sehr frisch sein müssen. Aber durch Zufall, ich weiß gar nicht mehr wie, bin ich neulich darüber gestolpert, dass es offenbar doch Methoden gibt, den Farbstoff aus getrockneten Blättern zu extrahieren (z.B. bei Deb McClintock oder Kirsten Köster (Achtung: kein https!).

Damit werde ich mich dann demnächst nochmal beschäftigen.

Hast Du schon einmal Pigment extrahiert oder mit getrockneten Blättern gearbeitet? Schreib es mir in den Kommentaren.

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