Ajakirjanik
Eestis on arendamispotentsiaali mitmes süvatehnoloogia harus. Hiljuti avaldatud, Startup Estonia tellitud, Civitta koordineeritud ja teiste seas ka TalTechi teadlaste osalusel valminud raportist selgub, et kuigi tehnoloogiate arendamine kipub koonduma suurettevõtete või -riikide kätte, ei tähenda see, et meil poleks võimalusi maailma suurelt muuta.
Süvatehnoloogia on tehnoloogia, mille arendamist pole praegu veel võimalik täies mahus läbi viia, ent mida võidakse hakata märkimisväärse intellektuaalse ja majandusliku kapitali olemasolu korral üldiselt kasutama ja mis võib tuua kaasa suure mõjuga muutusi nii majanduskeskkonnas kui ka ühiskonnas. Süvatehnoloogiate loomine eeldab teadusasutuste, ettevõtete ja avaliku sektori vahelist tihedat koostööd.
Lisaks sellele aitaksid süvatehnoloogiad lahendada mitmeid muresid – näiteks energiakriisi või kliimamuutusi.
Ülalmainitud raporti ülesanne oli vaadelda kõiki süvatehnoloogia võimalusi, kuigi mõned neist jäeti juba eos kõrvale. „Püüdsime siiski olla Eesti riigieelarve osas mõistlikud ja valida tehnoloogiad, millega Eestil oleks võimalik midagi ära teha,“ ütles TalTechi vanemteadur Alar Kuusik.
Ta lisas, et väga olulisele kohale paigutusid arvutussüsteemid. Võib-olla sellepärast, et need mõjutavad laialt kõiki valdkondi. „Ausalt öeldes ma olin väga üllatunud,“ tunnistas vanemteadur arvutussüsteemidest kõneledes. Ühte tehnoloogiat saab kasutada mitmes eri valdkonnas, ent praegu on veel raske kõiki võimalusi hoomata.
Teadlased valisid Eesti jaoks välja kuus suurima võimalusega süvatehnoloogiat.
Kultuurliha ehk loomse valgu asendamine on tehnoloogia, mille alla koonduvad nii kultiveeritud liha, taimedest ja seentest toodetud liha, liha mikroobsed alternatiivid (näiteks vetikad) ning putukatest valmistatud alternatiivid. Kõik need võimalused võiksid vähendada keskkonnakoormust, parandada toidujulgeolekut ja vähendada loomade heaoluga seotud eetilisi probleeme ning jäätmeid. Samuti seostatakse punase ja töödeldud liha tarbimisega südamehaiguste, teist tüübi diabeedi ja vähi teket, mistõttu oleksid alternatiivid paremad ka inimeste tervisele.
Aga kõigepealt oleks vaja, et tarbijad oleksid valmis kultuurliha sööma. Viimaste aastate uuringud Euroopas ja USAs viitavad, et alternatiivseid lihasid oleksid nõus proovima 70 protsenti ning tarbima 40 protsenti inimestest. Samuti on oluline alternatiivse liha hind.
Praegu on kunstlik liha väga kallis, hind võib ulatuda 70 dollarini saja grammi kohta. „Eesmärk ei ole saada see liha ainult lettidele, vaid saada alla ka hind, ütleme euro kilogrammi kohta. Sinnani on veel pikk maa,“ ütles professor Allan Niidu.
Kultuurlihast tehtud gyoza | Foto: Ivy Farm/Unsplash
Teine oluline süvatehnoloogia võiks olla puidu biorafineerimine, millest huvipakkuvaim on ensümaatiline hüdrolüüs – protsess, mis kasutab tselluloosi, hemitselluloosi ning ligniini eraldamiseks mikroorganismide toodetud ensüüme. Neist on võimalik toota piisavalt erinevaid kemikaale, et saada puidumassist kätte kõik lähteained praegu naftasaadustest sõltuvale keemiatööstusele. Lisaks sellele saab puidust toota bioenergiat, valgupõhist sööta ja bioväetisi.
„Praegu ei pöörata veel väga palju tähelepanu sellele, et peaksime tootmismõtte ümber disainima,“ ütles Niidu. Vastupidav plast, mis asendab tihti puitu või metalli, pole lihtsalt ümbertöödeldav. Tulevikus võiks paratamatult vajalike materjalide disain võimaldada nende lihtsamalt ümbertöötlemist.
Ent mikroorganisme saab kasutada ka keemia-, kosmeetika- ja ravimitööstuses vajaminevate kemikaalide tootmiseks. Selle protsessi kõrvalsaadusena tekib valgurikas mass, mida saab kasutada näiteks looma- või kalasöödaks.
Eestis kasutatakse puidu rafineerimisel ainult kasepuid. Tooraine sortimendi laienemine aitaks kaasa toodete mitmekesistumisele ning tagaks lähteaine varud.
Samuti on biorafineerimise saadused praegu veel naftatoodetest kallimad. Nõnda saab biorafineerimise tooteid kasutada kas koos sarnaste naftatoodetega või kõrget lisandväärtust andvates ja eksklusiivsetes toodetes.
Eestis kasutatakse puidu rafineerimisel ainult kasepuid. Tooraine sortimendi laienemine aitaks kaasa toodete mitmekesistumisele ning tagaks lähteaine varud | Foto: John Price/Unsplash
Rakutüvede digitaliseeritud arendamine lubab disainida ja konstrueerida parendatud või täiesti uue funktsionaalsusega elavaid rakke ning selle alla kuuluvad nii suurandmete automatiseeritud kogumine kui ka rakkude DNA modifitseerimine. Rakutüvede digitaliseeritud arendamine leiaks rakendust nii tervishoius kui ka biomaterjalide, toidu või säästva energia tootmises.
Üleilmne strateegia- ja juhtimiskonsultatsioonifirma McKinsey hindas, et kuni 60 protsenti kasutatavatest materjalidest, ainetest jms (ehk füüsilisest majandusest) oleks võimalik toota bioloogiliselt. Kolmandik sellest on juba niigi bioloogiline (puit, puuvill, toit). Aga kui kasutada täiesti uudseid protsesse või arendada olemasolevaid, annaks bioloogiliselt toota ka ülejäänud kaht kolmandikku.
Suure mõju võib omandada ka sardsüsteemide ja kiibitehnoloogiate arendamine. Nanokiibid on imepisikesed mikroelektroonikalülitused, mille omavaheline liitmine võimaldab toota üha võimsamaid kiipe. Need on aga vajalikud masinõppe, tehisintellekti, asjade interneti, personaalmeditsiini ja kiire andmeedastuse rakendustes.
Sardseade ja sardsüsteem on identsed elektroonikaseadmetega, mis töötavad spetsiifilises rakenduses ning on tavapäraselt ühendatud hajussüsteemi (autonoomsetesse, ent võrku ühendatud arvutitesse, mis on varustatud integreeritud keskkonna loomiseks vajaliku tarkvaraga). Seoses erineva jõudlusega masinõppeprotsessorite või energialõikusest (näiteks tuulest, päikesest või liikumisest) energiat ammutavate analoog- ja hübriidkiipide arenguga on kasvanud vajadus muude sarnaste rakendusspetsiifiliste kiipide järele. Need on juba üsna laialt kasutuses, näiteks tuvastavad need kuularites, nutikellades või kõlarites tegevuskäsklusi.
Pooljuhtseadmete tootmises tähendab kiipide keerukuse kasv seda, et väärtust loob pigem nende arendus kui tootmine. Euroopa plaanib investeerida kiibitööstusesse 43 miljardit eurot, et omada viiendikku tootmisturust ning vähendada sõltuvust Aasiast.
Professor Jaan Raigi poolt arendatud kiip | Foto: TalTech
Tehisintellekt jäljendab masinate, peamiselt arvutisüsteemide abil inimintellekti. Masinõpe tõstab arvutustulemuste prognoosimise täpsust. Mõlemad on olnud kasutuses aastakümneid, ent nende läbimurre leidis aset alles viimase kümne aasta jooksul. Selle tegi võimalikuks kiibitehnoloogia areng, mis viis arvutusvõimsuse piisavale tasemele.
Tehisintellekti ja masinõpet saab hästi kasutada suurandmete analüüsis – tervise- ja geeniandmestikus, tööstus-, transpordi- ja energeetikasektori tegevuste planeerimisel ning anomaaliate tuvastamisel ning pildituvastuses ja -töötluses.
„Tehisintellekti areng toimub ka minu valdkonnas, keemias, kus matemaatiliste mudelite asemel saab kasutada lingvistilisi mudeleid,“ märkis Niidu. Arvutusi on ajakulukas teha ning need võivad võtta nädalaid. „Keelemudel teeb oma tohutu superarvutiga sellesama arvutuse ära paarikümne minuti jooksul.“ Veaprotsent on küll suurem, aga materjali suurem hulk muudab töö täpsemaks.
Tehisintellekti kasutatakse juba üsna laialt – personaalsest ostlemisest isikupärastatud õppe ja pettuste tuvastuseni. Eestis on saavutatud häid tulemusi ka väikekeelte töötluses, kus tehisintellekt õpib piiratud andmestiku pealt keelt tundma.
Vee elektrolüüsi teel saaks toota vesinikku. Protsessi kõrvalsaadus on hapnik, millele on leitud vähe rakendusi – näiteks Ahvenamaa kalakasvanduses rikastatakse hapnikuga sumpasid. Vesinikku saab säilitada surveanumates või veeldatud vesiniku puhul ka atmosfäärirõhul anumates. Vesinikku mitmel moel töödeldes saab toota kütust nii lennunduse kui ka laevanduse jaoks.
Vesinikutehnoloogia pole uus, selle läte ulatub 1970. aastatesse. Tehnoloogiat on siiani arendatud lainetena. „Vesinik tõuseb esile, kui leiab aset mõni naftakriis. Siiani pole see kunagi suutnud saavutada pariteetsetel alustel naftaga võrdset positsiooni,“ märkis professor Niidu.
Praegu toodetakse pea kogu vesinik fossiilkütuste abil, kuigi üks kliima- ja keskkonnasõbralikumaid mooduseid oleks toota seda taastuvenergiast. Tõsi, päikese- või tuuleparkide rajamine eeldab suurte maa-alade kasutamist, mis omakorda võib mõjutada ökosüsteeme, metsloomade elupaiku ja põllumajandustavasid. Suur vajadus elektrolüüsitava vee järele võib avaldada mõju veevarudele.
Elektrolüsaatorite areng eeldab elektroodide ja materjalide parandamist. Edusammudeni on viinud haruldaste muldmetallide kasutamine.
Läbimurde korral avalduks Eesti potentsiaal investeeringutena päikese- ja tuuleparkidesse ning süvasadamatesse, mis soodustaksid vesiniku transporti. Vesinikku saab transportida ka Eesti Vesinikutoru ning Nordic Hydrogen Route’i abil.
