Laboris, kus valmis TalTechi aasta arendustöö, luuakse põlevkivile uus tulevik

Laboris, kus valmis TalTechi aasta arendustöö, luuakse põlevkivile uus tulevik. 21.02.2025. Tööstuse tulevik ja rohetehnoloogiad sünnivad teaduse ja ettevõtluse koostöös. TalTechi Keemia ja Biotehnoloogia Instituudi tööstuskeemia labor, mida juhib vanemteadur Kristiina Kaldas, on selle silmapaistev näide. Labori teadustöö aitab ettevõtetel leida uusi viise vanade ressursside, nagu põlevkivi, väärtustamiseks. Heaks näiteks on koostöös AVH Grupi tütarfirma Kerogen OÜ-ga ellu viidud Kerox projektid, millest viimane ehk kolmas, pälvis TalTechi aasta arendustöö tiitli. Kerogen OÜ otsib aktiivselt uusi viise, et kasvatada põlevkivi väärtust, kuna senised energiatootmise meetodid ei vasta enam keskkonnanõuetele ja peagi põlevkivist enam elektrit ei toodeta. Just selles kontekstis sündis Kerox III projekt, mille eesmärk oli leida täiesti uusi ja jätkusuutlikke lahendusi. „Meie koostöö Kerogen OÜ-ga näitab, et innovatsioon sünnib seal, kus ollakse valmis võtma riske ja otsima piireületavaid lahendusi,“ ütles Kaldas. Kerox III – aasta arendustöö, mis muudab põlevkivi kasutust Kerox III projektis töötati välja põlevkivist dikarboksüülhapete tootmise tehnoloogia, mis võimaldab saada Eesti põlevkivist ehk kukersiidist kemikaale ilma õli või energia tootmise etapita. Teadaolevalt ei eksisteeri kusagil maailmas praegu kerogeenipõhist dikarboksüülhapete tootmist, see aga muudab Kerox III projekti arendustöö erakordselt innovaatiliseks ja ainulaadseks. „Dikarboksüülhapped on baaskemikaalid ehk ühendid, mida omakorda kasutatakse mitmete materjalide tootmiseks. Tuntuim näide on nailon,“ selgitas Kaldas. Eesti tööstusele tähendab see uut põlevkivi kasutamise alternatiivi, mille abil valmistada põlevkivis sisalduvast orgaanilisest ainest keemiatooteid. Projekti käigus loodi prototüüp, mis võimaldab protsessi edukalt skaleerida, ühtlasi valmisid ka seadmete ja torustike plaanid, mis on aluseks järgmise astme pilootüksuse rajamisele. „Sellised pikaajalised projektid ei taga kunagi sajaprotsendilist tulemust, kuid ilma riskimata pole ka võimalik luua midagi uut,“ tõdes Kaldas. Labori tugevuste hulka kuulubki valmisolek katsetada ja riskida. “Sellised pikaajalised projektid ei taga kunagi sajaprotsendilist tulemust, kuid ilma riskimata pole ka võimalik luua midagi uut.” Senised põlevkivi väärindamisega seotud arendus- ja teadustegevused on loonud tugeva aluse edasiseks innovatsiooniks, kuid tulevane areng sõltub suuresti ettevõtte strateegilistest otsustest ja kaalutlustest. „Läbirääkimised käivad ja võimalusel koostöö jätkub.“ Aastatepikkuse teadustöö vili Žürii hinnangul lahendab Kerox III arendustöö mitmeid olulisi probleeme – pakub põlevkivile rohelisemaid kasutusviise, parandab tarneahelaid ja tugevdab riigi julgeolekut. Esile tõsteti projekti regionaalset mõju, millega luuakse Põhja-Eestisse kõrgtehnoloogiline töötlemisvõimekus. Samuti on keskkonnasõbralik tehnoloogia kooskõlas Eesti rohe-eesmärkidega. Žürii rõhutas ka projekti väärtust Eesti jaoks – see võimaldab kasvatada kohaliku loodusressursi väärtust, tugevdada ettevõtluse ökosüsteemi ja edendada TalTechi teadlaste ning ettevõtete koostööd, mis suurendab tootmisvõimekust ja muudab tarneahelad kindlamaks. Töö algse idee autor ja varasemate Kerox-projektide eestvedaja, akadeemik ja TalTechi keemiaprofessor Margus Lopp selgitas, et Keroxi protsessis tehakse põlevkivist otsejoones dikarboksüülhappeid – need kemikaalid on omaette müügikõlbulik kaup. Tähtis oli leida ettevõte, mis annaks võimaluse uuringuid reaalselt katsetada – nii sündis koostöö Heiti Hääle ja Kerogen OÜ-ga. Eesmärk oli luua kolme aasta jooksul toimiv katsetehnoloogia, mille abil saaks põlevkivist kätte dikarboksüülhappeid, aga esmalt tuli taasalustada põlevkivikeemia uuringutega, millega polnud Eestis keegi pikka aega tegelenud. Niisiis on võiduprojekti puhul tegemist kahe varasema OÜ Kerogeni algatatud ja Euroopa Liidu rahastatud eduka projekti järjega – sellele eelnesid Kerox I (2017–2019) ja Kerox II (2020–2022). Varasemate etappide käigus viidi läbi alusuuringud ning jõuti kontseptsiooni ja esmaste voogskeemide tõestusteni. Lopp on varem tunnistanud, et Kerox-projektide idee sai alguse 2015. aastal, kui ta tutvustas valitsuse ja ülikoolide kohtumisel põlevkivist kemikaalide tootmise võimalusi. Inspiratsiooni sai ta Agu Aarna 1989. aasta põlevkiviraamatust, mis käsitles küsimust, kuidas oksüdeerida põlevkivi õhuhapnikuga, et saada kätte dikarboksüülhapped. Projekti käigus tekkis teadlastel idee kasutada õlitootmise madala väärtusega jääke. Teadur Estelle Silm töötas välja tehnoloogia, mis võimaldab toota jääkidest farmaatsiatööstusele kas roosiõli või bensoehappe derivaati. Kumba rohkem vajatakse ja kumb paremini müüb, selgub ajaga. Kokku õnnestus fenooljääkide kogumassist väärindada umbes 20 protsenti. Arendustöö ajal algas ka koostöö Ameerika maaväe teadusarendusüksusega Devcom (The U.S. Army Combat Capabilities Development Command), mille eesmärgiks oli testida, kas Kerox protsessil toodetavad dikarboksüülhappesegud sobivad lõhkainetes kasutatavateks plastifikaatoriteks, mis võimaldavad segu paremini töödelda ja kontrollida. Labor loorberitele puhkama ei jää Labori edu taga on mitmekesine ja interdistsiplinaarne meeskond. Lisaks keemikutele kuuluvad sinna mehhatroonikud, polümeeriinsenerid ja energiatööstuse spetsialistid. Erinevate alade eksperdid suudavad leida üheskoos keerulistele probleemidele uudseid lahendusi. „Meie tehnoloogiline tugevus peitub spetsiaalselt välja töötatud seadmetes.“ Laboris kasutatavad reaktorid on inseneride enda disainitud ning täiustatud, sest selline praktika aitab saada kätte võimalikult täpseid andmeid ning annab võimaluse viia katseid läbi väikeses mahus ning pakkuda ettevõtetele suuremahuliseks tootmiseks praktilisi soovitusi. Kliimaneutraalsus on keeruline ülesanne, kuid Kaldase labor panustab rohelisse tulevikku, sest otsib keskkonnasõbralikumaid tootmisviise. Näiteks töötatakse põlevkivituhast välja jää- ja lumetõrjevahendeid. Kuigi siiani on meeskond peamiselt keskendunud põlevkivile, laiendab labor oma haaret ka teistesse valdkondadesse. „Oleme alustanud koostööd turba arendamise projektis ja osaleme mitmes ringmajanduse konsortsiumis.“ Põlevkivi valdkonnas jätkatakse samuti teadusuuringuid, seda juba temaatilise teadus- ja arendustegevuse programmi raames, mille raames uuritakse peamiselt aherainemägedele ladestatud jääkpõlevkivi. “Oleme alustanud koostööd turba arendamise projektis ja osaleme mitmes ringmajanduse konsortsiumis.” Lisaks on plaanis täiendada labori seadmeparki uute analüüsivahenditega, mis võimaldavad keerukamaid uuringuid ja reaktsioonide täpsemat modelleerimist. „See annab meile võimaluse toetada ettevõtteid senisest veel paremini ning pakkuda kindlust, et labori tulemusi saab tootmises rakendada.“ Kaldas peab teaduse ja ettevõtluse koostööd innovatsiooni edendamisel oluliseks. Teadlased loovad teadmisi, kuid rakendamine nõuab ettevõtete panust. „Eestis on selles vallas arenguruumi, sest paljudel firmadel puuduvad pikaajalise teadusinvesteeringu jaoks ressursid.“ Lahendusena näeb ta riiklikke toetusi, mis kataksid osa kuludest ja julgustaksid innovatsiooni. Kommentaar: Kerogen OÜ endine juhatuse liige Igor Kond: „Kerogen OÜ projektid Kerox I, Kerox II ja Kerox III viidi koostöös TalTechi tööstuskeemia laboriga ellu ajal, kui olin Kerogen OÜ juhatuse liige. Ettevõtte ja ülikooli vaheline koostöö sujus väga hästi ning oli näha, et labori meeskond oli projekti käigus ette tulnud probleemidest hoolimata teemale täielikult pühendunud. Tellija ja täitja vahel tekkis suurepärane, usaldusele ja koostöövaimule toetunud õhkkond, sest TalTechi meeskond andis meile alati teada nii õnnestumistest kui jagas ka muresid. Koos saavutatud tulemused räägivad enda eest ja loovad edasiseks teadus- ja arendustegevuseks suurepärase eelduse. “Olen kindel, et TalTechi keemialaboris sünnib veel palju põnevaid ja innovaatilisi lahendusi. Soovitame soojalt teistelgi ettevõtetel luua motiveeritud koostöövõimalusi, mis soodustavad sünergiat ja aitavad saavutada uusi eesmärke. Vaid koostöö viib uute väärtuste ja innovaatiliste lahendusteni.” Olen kindel, et TalTechi keemialaboris sünnib veel palju põnevaid ja innovaatilisi lahendusi. Soovitame soojalt teistelgi ettevõtetel luua motiveeritud koostöövõimalusi, mis soodustavad sünergiat ja aitavad saavutada uusi eesmärke. Vaid koostöö viib uute väärtuste ja innovaatiliste lahendusteni.“