Ringmajanduse tipud: läbimurded ja tulevikusuunad

Ringmajanduse tipud: läbimurded ja tulevikusuunad. 14.01.2025. Möödunud aasta lõpus tutvustasid Ringmajanduse Riikliku Tippkeskuse SOURCES töörühmade liikmed seniseid tulemusi ning arutasid tulevikuplaane. Tippkeskus hõlmab teadlasi TalTechist, Tartu Ülikoolist, Keemilise ja Bioloogilise Füüsika Instituudist ja Eesti Vabariigi Geoloogiateenistusest. Tippkeskuse neli töörühma, mis tegelevad mineraalse ja süsinikupõhise toorme, ringsete tehnoloogiate ning ärirakenduste uurimisega, keskenduvad jätkusuutlikkuse edendamiseks teadustulemuste praktilisele rakendamisele. Tippkeskuse juht, TalTechi professor Riina Aav rõhutas ringmajanduse tähtsust ning keskendus oma ülevaates ressursside efektiivsele kasutamisele ja jääkide vähendamisele, rõhuga keemia- ja farmaatsiatööstusel. Ta viitas rohelise keemia põhimõtetele, mis aitavad vähendada tööstusprotsesside keskkonnamõju, ning tõi esile kliimaneutraalsuse ja CO₂ heitkoguste vähendamise eesmärgid. Töörühmad andsid kohtumisel lühikese ülevaate möödunud aasta olulisematest saavutustest. Mineraalse toorme töörühm TalTechi professor Andres Trikkel tutvustas uuringuid, mis keskenduvad Eestis akumuleerunud jäätmevoogude – näiteks põlevkivituha – töötlemisele. Eesmärgiks on eraldada tuhast väärtuslikke mineraale, kasutada taastuvenergiasektori tooraineid ning arendada fosforiidi ja põlevkivituha töötlemise meetodeid, mis võimaldaksid saada haruldasi muldmetalle, magneesiumi ja nano-ränidioksiidi. TalTechi doktorant Adheena Thomas tutvustas meetodit, mis karboniseerib põlevkivituhka CO₂-ga ning võimaldab seeläbi toota jätkusuutlikke kergehitusplokke. Protsess vähendab ehitussektori süsinikuheidet, sest selles kasutatakse tsemendilisandina tööstusjäätmeid, ning parandab materjalide soojuslikke ja mehaanilisi omadusi. Uuring kinnitas, et põlevkivituha kasutamine aitab vähendada süsihappegaasiheidet ja luua tõhusamaid ehitusmaterjale. TalTechi doktorant Ruhany Sheherazad Azeez uurib, kuidas eraldada soolhappe abil Eesti fosforiidist kriitilisi elemente – fosforit ja haruldasi muldmetalle. Uuringu eesmärk on arendada välja keskkonnasõbralik ja tasuv meetod, mis võimaldab kasutada madala kvaliteediga fosforiiti. Protsessi käigus toodetakse puhtamaid fosforväetisi ning kõrvalsaadustena strateegilisi metalle, kipsi ja kvartsliiva, samal ajal aga vähendatakse keskkonnaohtlike jäätmete hulka. TalTechi doktorant Eliise-Koidula Kivimäe uurib, kuidas mõjutab musta kilda termiline töötlemine metallide, eriti vanaadiumi, lahustuvust. Uuring näitas, et pärast kuumutamist suurenes vanaadiumi lahustuvus märkimisväärselt – kui lisada sellele naatriumikarbonaadi, tõuseb lahustuvus rohkem kui 50 protsenti. Termiline töötlemine lagundab orgaanilisi kompleksse ja muudab kristallstruktuuri, see suurendabki metallide lahustuvust. TalTechi doktorant Nata-Ly Pantšenko uurib, kuidas rakendada neodüümmagnetite taaskasutamisel vesinik-dekrepitatsiooni. See meetod võimaldab eemaldada kaitsekihi ja purustada püsimagnetid ning hoida samal ajal alles materjali struktuur ja vältida nikli saastumist. Neodüümmagnetitel on oluline roll tuulikutes, elektrisõidukites ja tarbeelektroonikas, kuid nende taaskasutus on seni olnud keeruline. Süsinikupõhise toorme töörühm TalTechi nooremprofessor Maksim Ošeka tutvustas uurimistööd, mis käsitleb säästlike, elektrit ja valgust kasutavate keemiliste sünteesimeetodite arendamist. Töös vaadeldakse, kuidas muuta elektrokeemia abil ainete omadusi, nii et aset leiaksid tõhusamad ja keskkonnasõbralikumad reaktsioonid. TalTechi doktorant Elina Suut-Tuule tutvustas biotiin[6]uriili mehaanilis-keemilist, mehaanilisel energial, näiteks jahvatamisel põhinevad sünteesi, mis võtab ära vajaduse lahustite järele. Meetod võimaldab toota retseptorit suuremates kogustes ning vähendada mineraalhapete kasutust ja jäätmeid. See keskkonnasõbralik lähenemine on traditsioonilistest sünteesimeetoditest tõhusam. Tartu Ülikooli nooremteadur Rauno Sedrik rääkis ligniinil põhinevate polümeeride arendusest, mis on biopõhiste plastide loomisel oluline etapp. Lihtsa sünteesiprotsessi käigus loodi ligniini lagundamisest uus polümeermaterjal, mille keskkonnajalajälg on võrreldav tavaliste polümeeridega. Materjal on kõrgetel temperatuuridel stabiilne ning selle happelisus võimaldab kasutada seda meditsiinitarvikutes. Kuigi suurtootmine vajab veel optimeerimist, on materjalil suur potentsiaal. Ringsete tehnoloogiate tööstussiirde töörühm TalTechi professor Sergei Preis ja doktorant Irina Petrotšenko kirjeldasid meetodit, mis võimaldab töödelda uriin jätkusuutlikul moel väetiseks. Uriin sisaldab olulisi toitaineid, kuid selles sisalduva liigse vee, soolade ja ravimijääkide tõttu pole seda otstarbekas kasutada. Lahenduseks kasutatakse elektrilahenduse plasmat, mis eemaldab energiatõhusalt ravimijäägid, ent säilitab samas lämmastiku ja muud toitained. Esialgsed tulemused on paljulubavad, kuid protsess vajab täiendavat uurimist ja optimeerimist, eriti selles osas, kuidas muuta lämmastik tõhusaks väetiseks. Keemilise ja Bioloogilise Füüsika Instituudi vanemteadur Ivar Kruusenberg tutvustas uurimusi, mis rakendavad sulasoola elektrolüüsis süsihappegaasi ja käsitlevad liitiumioonakude ümbertöötlemist. Esimese eesmärk on vähendada tööstuse süsinikujalajälge ning toota süsinikupõhiseid materjale ja hapnikku. Tehnoloogiat arendatakse koostöös California Ülikooli ja Euroopa Kosmoseagentuuriga, viimasel on eesmärk toota uuritava tehnoloogia abil Marsi atmosfäärist hapnikku. Liitiumioonakude uuringud keskenduvad väärtuslike materjalide, eriti grafiidi, tõhusale taaskasutamisele. Need materjalid on praegu tööstuslikult alakasutatud, kuid jätkusuutlike tehnoloogiate arengus on neil kriitiline tähtsus. TalTechi nooremteadur Katre Worth uurib, mil moel annaks muuta mehaaniliselt ümbertöödeldud tekstiilkiud lausmaterjalideks, mida saaks kasutada siseruumide interjööris. Meetod on taskukohane ja skaleeritav, kuid selle käigus kipub kiudude kvaliteet langema ja sobivaid mehaanilisi omadusi on raske saavutada. Uuring püüab lahendada küsimust, kuidas vähendada tekstiilijäätmeid ja luua keskkonnasõbralikke materjale. TalTechi doktorant Md Toufiqur Rahman uurib omakorda, kuidas luua mehaaniliselt ümbertöödeldud tekstiilkiudude põhjal komposiitmaterjale. Keemiavaba meetod võimaldab kraasida kiud ja pressida neist uusi materjale – see pakub jäätmete ringlussevõtuks tõhusat ja keskkonnasõbralikku lahendust. Uuring keskendub materjalide omaduste analüüsile ja uute kasutusvaldkondade leidmisele. TalTechi teadur Estelle Silm tutvustas tööstuskeemia laboris läbiviidavaid projekte, mis keskenduvad keeruliste orgaaniliste ainete väärindamisele ja uute materjalide arendamisele. Esimene projekt tegeleb põlevkivi töötlemisel tekkivate fenoolijäätmete väärtusliku kasutamisega, teine analüüsib kerogeeni struktuuri, et leida sellele orgaanilisele materjalile uusi rakendusi. Kolmanda projekti käigus uuritakse, kuidas sünteesida fenoolidest metall-orgaanilisi võrestruktuure, mille poorsus võimaldab selektiivseid keemilisi reaktsioone. TalTechi doktorant Kati Muldma uurib põlevkivituha töötlemisprotsessi, mille tagajärjel muutuksid kaltsiumi- ja magneesiumirikkad ühendid libedustõrjele sobivaks materjaliks. Töös jõutakse orgaaniliste hapete ja mehaanilis-keemilise töötlemise kaudu efektiivse meetodini. Katsetused näitasid, kuidas ultraheli, jahvatamine, jt. töötlusviisid mõjutavad soolade saagist. Edaspidi plaanitakse hinnata nende kõlblikkust jäätõrjevahendina. TalTechi doktorant Margarita Belova uurib haruldastel muldmetallidel põhinevaid orgaanilisi võrestruktuure, mida kasutatakse gaaside talletamiseks ja katalüüsiks. Uuring keskendub erinevate sünteesimeetodite, sealhulgas termilise töötluse ja vedelikuga abistatud mehhanokeemia kasutamisele. Belova eesmärk on leida võimalikult toimivad haruldaste muldmetallide ja ligandide kombinatsioonid, mis aitaksid saavutada parimad struktuuri- ja materjaliomadused. TalTechi nooremteadur Viktorija Mironova tutvustas tseeriumil põhinevate metalli-orgaaniliste võrestruktuuride (MOF-ide) sünteesi ja analüüsi. Tseerium valiti välja kõrge katalüütilise aktiivsuse ja madalama hinna tõttu. Mironova rõhutas uuenduslikke sünteesimeetodeid, mis kasutavad vett ja väldivad kahjulikke lahuseid. Uuringu käigus vaadatakse, kuidas mõjutavad valmistusviisid ja reaktsiooniajad MOF-ide omadusi ning stabiilsust. Tulevikus plaanitakse lisada MOF-idele täiendavaid metalle, et laiendada nende tööstuslikke rakendusi, nii et neid saaks kasutada näiteks katalüsaatorina. Ringmajanduse ärirakenduse ning modelleerimise analüüsi töörühm TalTechi professor Tarmo Kalvet analüüsis geopoliitika, rahvusvahelise kaubanduse ja ringmajanduse seoseid, keskendudes toorainele. Ta kasutas ÜRO hääletamisandmeid, et näidata globaalsete poliitiliste suhete mõju kaubandusele, rõhutada Hiina tugevat positsiooni tarnijate suhtes ja Euroopa Liidu haavatavust. Samuti käsitles ta tekstiilijäätmete kasvavat globaalset kaubandust ja rõhutas vajadust jätkata ringmajanduse ja toorainesõltuvuse uurimist. TalTechi professor Wolfgang Gerstlberger ja lektor Ulrika Hurt kirjeldasid, kuidas rakendada väikestes ja keskmise suurusega ettevõtetes ringmajandust. Nad rõhutasid vajadust tugevdada koostööd strateegiliste partneritega, hallata sidusrühmi ning kaasata mittetulundusühinguid ja poliitikakujundajaid. Edasised uuringud keskenduvad impordi ja ekspordi mustritele, usaldusvõrgustikele ning ringmajanduse sidumisele tarneahelate ja otsustusprotsessidega. TalTechi nooremprofessor Merle Küttim uuris, millist rolli mängivad kestlikus ettevõtluses ettevõtjate motivatsioon ja väärtused. Uuring näitas, et motivatsioon jaguneb kolmeks: majanduslikud kaalutlused, keskkonna- ja sotsiaalsed tegurid ning väärtuspõhised ajendid. Küttim rõhutas, et on oluline jagada kogemusi ja saada riigilt tuge ning toetada väärtuspõhistele lahendustele üleminekul just keskmise suurusega ettevõtteid. TalTechi doktorant Arseni Kotov uurib, kuidas mõjutavad juhtimine ja tähelepanu ringmajanduse rakendamist ettevõtetes ning kuidas suunavad juhid oma tähelepanu ringmajanduse lahendustele, hoolimata traditsiooniliste ärimudelite sugustest takistustest. Kotov kasutab tähelepanupõhise vaate teooriat, mis võimaldab tal analüüsida juhtide fookust mõjutavaid väliseid tegureid, nagu regulatsioonid ja turunõudmised, ning kaaluda, kuidas juhtida ringmajanduse suunas. TalTechi professor Mari-Klara Stein käsitles ringmajanduse tulevikuprognoose ning kasutas kvantitatiivseid kaubandusandmeid ja geopoliitilist teavet. Ta rõhutas vajadust arendada stsenaariume, mis võimaldaks võtta ringlusse strateegilisi mineraale ja süsinikressursse ning leida tekstiili- ja plastijäätmete paremaks kasutamiseks innovatiivseid lahendusi.