Trialoogi toimetaja
Akutehnoloogia vajab keskkonnasõbralikumaid lahendusi, sest praegu akudes kasutatav grafiit koormab liigselt loodust. Üks loodussõbralikum võimalus on asendada grafiit süsihappegaasist toodetud süsinikmaterjalidega. Keemik Mirjam-Kim Rääbise, TalTechi ja UP Catalysti koostöös sündiv tööstusdoktorantuur aitab kaasa just selliste materjalide arendamisele.
Rääbis tunnistab, et algselt puudus tal plaan doktorantuuri minna: „Tahtsin kohe pärast magistrikraadi tööle asuda ja maailma vallutada.”
UP Catalysti pakkumine ühendada akadeemiline uurimistöö praktilise väljundiga tundus aga ahvatlev ning nii astuski Rääbis TalTechi. „Tööstusdoktorantuuril on palju eeliseid – minu uurimistöö keskendub otseselt praktilistele probleemidele ning saan tulemused kohe ettevõttes kasutusele võtta.” Talle meeldib tegeleda teadustööga, millel on ka reaalne mõju.
Keemia paelub Rääbist eelkõige seetõttu, kuna see võimaldab otsida lahendusi keerulistele probleemidele. Ta meenutab, et juba lapsepõlves pakkusid probleemilahendused talle huvi.
Tööstusdoktorantuuris õnnestub Rääbisel edukalt kombineerida õpingud ja töö. „Doktoritöös uurin teemasid, mida peaksin UP Catalysti teadus- ja arendustöötajana nagunii adresseerima. Seega läheb kõik, mida ma doktorantuuri käigus teen ja teada saan, ettevõttes kohe kasutusele,“ selgitas ta.
„Tööstusdoktorantuuril on palju eeliseid – minu uurimistöö keskendub otseselt praktilistele probleemidele ning saan tulemused kohe ettevõttes kasutusele võtta.”
Surfilaualt laborisse
Praegu viibib Rääbis vahetusõppes California ülikooli San Diego akukeemia grupis Griffith Lab. Tema päevad seal algavad hommikuse surfamisega ja jätkuvad intensiivse tööga laboris. „Kuigi tööpäevad on siin lühemad kui idarannikul, lõpevad need siiski kuue või seitsme paiku õhtul.”
Rääbise uurimistöö keskendub CO₂-st pärit süsinikmaterjalidele, mida saab kasutada liitium- ja naatriumioonakudes. Teda juhtis teemani praktiline vajadus: „Meie ettevõte toodab CO₂-st süsinikmaterjale ning akud on nende esmane kasutusvaldkond.” Tema tööl on potentsiaali muuta akude tootmist keskkonnasõbralikumaks ja energiatõhusamaks.
Tavapäraselt kasutatakse akudes fossiilkütustest väga saastaval viisil toodetud grafiiti ja süsiniknanotorusid. „Meie lahendus kasutab lähtematerjalina CO2 -heitgaase ning võimaldab toota akumaterjale palju puhtamalt ja keskkonnasõbralikumalt.“
Oma sõnutsi soovib ta tõestada, et Up Catalysti CO₂-st toodetud materjalid – nagu grafiit ja süsiniknanotorud – võivad olla akudes sama head või isegi paremad kui praegu turul olevad alternatiivid.
“Meie lahendus kasutab lähtematerjalina CO2 -heitgaase ning võimaldab toota akumaterjale palju puhtamalt ja keskkonnasõbralikumalt.”
Praegu viibib Rääbis vahetusõppes California ülikooli San Diego akukeemia grupis Griffith Lab. Tema päevad seal algavad hommikuse surfamisega ja jätkuvad intensiivse tööga laboris. Foto: Erakogu
CO₂-st revolutsioon akumaailmas
Uurimustöö põhjalik rakendamine võib Rääbise hinnangul tuua akutööstusesse suure muutuse. Rääbis kirjeldab protsessi lihtsustatult: „Elektrolüüsiga lagundame CO₂ süsinikuks ja hapnikuks – CO₂ → C + O₂. Muutes tingimusi, saame luua süsinikust erinevaid struktuure, näiteks grafiiti, süsiniknanotorusid ja süsiniknanosfääre,“ selgitas ta.
Kuigi saadud hapnik on praegu kõrvalprodukt, muutub see Rääbise meelest tulevikus potentsiaalseks ressursiks, eriti Marsil, kus atmosfäär koosneb peamiselt CO₂-st.
Ta rõhutas, et protsess on traditsioonilistest meetoditest tõhusam ja keskkonnasõbralikum. „Kui kasutada CO₂ toorainena, võimaldab see materjale kohapeal toota ning vähendada transpordikulusid ja sõltuvust imporditud toorainest,“ tõdes ta.
Tulevastele tööstusdoktorantidele soovitab Rääbis leida teema, mis neid päriselt paelub. „Tööstusdoktorantuur nõuab suurt pühendumist ja huvi, sest see kujutab endast pikka ja intensiivset protsessi.” Rääbise sõnul aitab kirg valitud teema vastu keerulistest hetkedest üle saada.
“Tööstusdoktorantuur nõuab suurt pühendumist ja huvi, sest see kujutab endast pikka ja intensiivset protsessi.”
Tööstusdoktorantuur kui hüppelaud süsinikmaterjalide innovatsiooniks
Dr. Sander Ratso, Mirjam-Kim Rääbise juhendaja ning UP Catalysti kaasasutaja ja bioloogilise füüsika instituudi teadur rõhutab, et tööstusdoktorantuuril on kiiresti arenevas süsinikmaterjalide valdkonnas selged eelised. „Doktoritöö tegemine ettevõttes võimaldab kiirelt muutuvas süsinikmaterjalide valdkonnas kätt paremini pulsil hoida. Kuna Mirjam-Kim töötas juba enne Up Catalystis ja tundis huvi doktorantuuri vastu, oli tööstusdoktorantuur loogiline valik.”
Ratso peab Rääbise teadustööd akutehnoloogia arengu kontekstis oluliseks verstapostiks. „Uurimistöö keskendub materjalidele, mida saab kasutada elektroodide ja lisanditena liitium- ning naatrium-ioonakudes. Arvestades akuturu kiiret kasvu ja praegu kasutatavate materjalide suurt süsinikujalajälge, on sellel tööl märkimisväärne potentsiaal.”
Olulisima väljakutsena näeb ta CO₂-st süsinikmaterjalide tootmist, mis oleks nii kvaliteedilt kui ka hinnalt konkurentsivõimeline. „Turul kasutatavatel materjalidel on suur CO₂-jalajälg, mistõttu on kriitiliselt tähtis need asendada,“ ütles ta.
Rääkides valdkonna tulevikust, rõhutab Ratso, et energiatehnoloogiate ülikiire areng muudab täpse suunaprognoosi keeruliseks. „Tulevikus on vaja lahendusi, mis ei suurenda CO₂-heitmeid, vaid aitaksid neid pikaajaliselt siduda. Rääbise teadustöö teenib seda eesmärki.”
Lisaks peab Ratso võimalikuks rakendada Rääbise uurimistöö tulemusi mujal, näiteks sulasoolade tehnoloogias.
“Uurimistöö keskendub materjalidele, mida saab kasutada elektroodide ja lisanditena liitium- ning naatrium-ioonakudes. Arvestades akuturu kiiret kasvu ja praegu kasutatavate materjalide suurt süsinikujalajälge, on sellel tööl märkimisväärne potentsiaal.”
