Ograniczony do utrzymania się ze skromnych oszczędności w nędznym mieszkaniu, przeniósł swój mikroskop i bibliotekę z prywatnych pokoi do Instytutu Botanicznego Uniwersytetu Helsińskiego i tu pracował nad zagranicznymi i fińskimi okazami porostów. Jego sytuacja finansowa poprawiła się dopiero w 1919 r., gdy zakupiono jego zielnik i bibliotekę dla nowego Uniwersytetu w Turku. Vainio otrzymał stypendium na uporządkowanie dziesiątek tysięcy egzemplarzy zielnika, w tym 7000 okazów roślin naczyniowych, głównie z Brazylii. Od 1922 roku aż do śmierci za niewielką pensją pracował w Turku jako adiunkt i kustosz zielnika roślin zarodnikowych. Mieszkał sam, z dala od rodziny, gdyż trudne warunki materialne uniemożliwiły mu ściągnięcie jej do Helsinek.
Praca naukowa Już w młodym wieku osiągnął dużą wiedzę na temat lokalnej flory roślin zarodnikowych i opanował techniki ich zbierania i identyfikacji. Latem 1873 i 1874 r. zebrał 472 różne gatunki porostów w środkowej Finlandii oraz kolejne 324 gatunki podczas wycieczek wiosną 1875 r. Wyniki swoich badań tych porostów opublikował w języku fińskim. Po wyprawie do Brazylii opublikował w dwóch tomach monografię rodzaju Cladonia oraz Etude sur la Classification naturelle et la morphologie des lichens de Brésil, I-II. Te prace dały mu reputację wybitnego eksperta od porostów tropikalnych.