Novembrikuu viimasel reedel kohtusid ringmajanduse riikliku tippkeskuse SOURCES töörühmade liikmed, et tutvustada seniseid tulemusi kestlike ringmajanduse tehnoloogiate edendamisel ning arutada edasisi töösuundi.
Tippkeskuse juht, professor Riina Aav andis ülevaate ringmajanduse kontseptsioonist, rõhutades ressursside väärtuse ja kasutamise efektiivsuse olulisust, eriti tööstuses – näiteks keemiatööstuses (sh farmaatsiatööstuses) – kus jääkide teke on suurem probleem. Eesmärgiks on luua tehnoloogiaid, mis vähendavad jääkide teket ja tõhustavad ressursside kasutamist.
Aav viitab ka rohelise keemia põhimõtetele, mis pakuvad raamistikku tööstusprotsesside keskkonnamõju hindamiseks, keskendudes reostuse vähendamisele ja jätkusuutlikkuse edendamisele. Ta tõi esile ka looduslike probleemide kiire lahendamise vajadusele, seades eesmärgid kliimaneutraalsusele ja CO₂ heitkoguste vähendamisele. Suurim väljakutse on aga see, kuidas neid eesmärke saavutada – see eeldab nii teadmisi kui ka tehnoloogiat.
Riina Aav tutvustas ka tippkeskuse nelja töörühma: strateegiliste mineraalse toorme, süsinikupõhise toorme, ringsete tehnoloogiate tööstussiirde ning ringmajanduse ärirakenduse ning modelleerimise analüüsi töörühmi. Kõikide peamiseks eesmärgiks on viia teadmine reaalsesse kasutamisse, et parandada jätkusuutlikkust. Töörühmad andsid kohtumisel ka lühikese ülevaate oma peamistest viimasel aastal.
TalTechi professor Andres Trikkel rääkis anorgaaniliste tehnoloogiate uurimisvaldkondadest. Eesmärgiks on tegeleda Eestis akumuleerunud jäätmevoogude (nagu põlevkivitööstusest järele jäänud ja ladestatud põlevkivituhk) ning praegu ja tulevikus arvatavalt tekkivate jäätmete töötlemisega. Uuringud keskenduvad väärtuslike mineraalide eraldamisele, samuti taastuvenergia sektorist saadavate toorainete kasutusele võtmisele. Uuritakse ka strateegiliste mineraalsete ressursside (nt fosforiit) uudseid töötlemisviise, et vältida väärtuslike elementide nagu haruldased muldmetallid kadumist jääkidesse. Samuti uuritakse võimalusi, kuidas põlevkivituha töötlemise kõrvalproduktidest toota eri tingimustel väärtuslikku magneesiumi ja nano-ränidioksiidi.
TalTechi doktorant-nooremteadur Adheena Thomas selgitas, kuidas jätkusuutlikke poorsed kergehitusplokke saab toota põlevkivituha karboniseerimise teel CO₂-ga. Selle eesmärk on vähendada ehitussektori süsinikdioksiidi heidet, kasutades tsemendi lisandina aluselisi tööstusjäätmeid. Tööstusjäätmete reageerimisel CO₂-ga ja alumiiniumpulbri juuresolekul moodustub spetsiifiline vahtmaterjal. Uuring tõestas, et tsemendi rikastamine jäätmepõhiste lisanditega parandab materjalide soojuslikke ja mehaanilisi omadusi. Kokkuvõttes kinnitati, et põlevkivituha kasutamine selliste materjalide arendamiseks aitab vähendada nii CO₂ heidet kui ka luua tõhusamaid ehitusmaterjale.
TalTechi doktorant-nooremteadur Ruhany Sheherazad Azeez tutvustas kriitiliste elementide eraldamise võimalusi Eesti fosforiidist soolhappe abil. Uurimistöö peamine eesmärk on arendada majanduslikult tasuv ja keskkonnasõbralik meetod oluliste elementide, nagu fosfori ja haruldaste muldmetallide, eraldamiseks Eesti fosforiidist. Eesti fosforiidivarud on suured, pakkudes potentsiaali olla Euroopa peamiseks allikaks oluliste elementide jaoks. Traditsioonilistel töötlemismeetoditel on mitmeid puudusi, sh suurte koguste keskkonnaohtlike jäätmete teke ja haruldaste muldmetallide kadu. Azeezi uurimus pakub tõhusama ja keskkonnasõbralikuma meetodina välja fosforiidi soolhappelise lagundamise. Soolhappelisel leostumisel on mitmeid eeliseid, näiteks lubab see kasutada madala kvaliteediga fosforiiti. Samuti võimaldab see toota puhtamaid fosforväetisi või fosforhapet, selle kõrvalsaadusena eraldada strateegilised haruldased metallid ning saada väärtuslikke kõrvalprodukte, nagu puhas kips ja kvartsliiv.
TalTechi doktorant-nooremteadur Eliise-Koidula Kivimäe rääkis Eesti fosforiidiga kaasnevast mustast kildast metalliliste elementide eraldamise võimalustest, keskendudes sellele, kuidas termiline töötlemine mõjutab metalliliste elementide lahustuvust. Erinevate termiliste protsesside käigus uuriti, kuidas lisandid nagu naatriumkarbonaat ja kaaliumsulfaat mõjutavad väärtusliku metalli – vanaadiumi – lahustuvust hapetes. Uuringus selgus, et pärast musta kilda kuumutamist suurenes vanaadiumi lahustuvus oluliselt. Ilma lisanditeta ulatus lahustuvus 39%-ni, kuid naatriumkarbonaadi lisandiga kuumutades lausa 94%-ni. Termilisel töötlemisel lagunevad orgaanilised kompleksid ning tekivad muutused kristallstruktuuris, mis aitavad suurendada metallide lahustuvust.
TalTechi doktorant-nooremteadur Nata-Ly Pantšenko tutvustas, kuidas kasutada vesinik-dekrepitatsiooni neodüümmagnetite töötlemisel. Need magnetid on olulised näiteks tuulikutes, elektrisõidukite mootorites ja tarbeelektroonikas, ent nende taaskasutus on keeruline. Uuritav meetod võimaldas eritingimustel nii magnetite pealmise kaitsekihi eemaldamist kui ka tugevate püsimagnetite purustamist, et arendada välja nende taaskasutamiseks sobilik meetod. Ta uuris ka, kuidas vesinik-dekrepitatsioon aitab vältida magnetmaterjali saastumist nikliga ja säilitada selle struktuurset kvaliteeti.
TalTechi nooremprofessor Maksim Ošeka tutvustas oma meeskonna viimase kuue kuu teadustööd, mille eesmärgiks on uurida säästlike keemiliste sünteesimeetodite arendamist. Uurimistöö keskendus sellele, kuidas muuta aine omadusi, et reaktsioonid toimuksid kergemini ja keskkonnasõbralikumalt, kasutades elektrit ja valgust. Ošeka selgitas, kuidas saab elektrokeemia abil muuta aine reageerimisvõimet, näiteks muuta ühe aine omadusi selliselt, et see reageeriks paremini teise ainega.
TalTechi doktorant-nooremteadur Elina Suut-Tuule tutvustas biotiin[6]uriili skaleeritavat mehaanokeemilist sünteesi. See meetod võimaldab sünteesida kuuest biotiini (vitamiin B7) molekulist ja formaldehüüdist ühe retseptormolekuli – biotiin[6]uriili – kasutades mehaanilist energiat, näiteks jahvatamisel või hõõrdumisel. Meetodi eeliseks on lahustite vältimine, mis võimaldab toota retseptorit suuremates kogustes ja muuta protsess tööstuslikult rakendatavaks. Uuel sünteesimeetodil on märkimisväärsed eelised: see vähendab tugeva mineraalhapete vajadust, väldib lahustite kasutusest tekkivaid jäätmeid ning tagab suurepärase saagise. Selline lähenemine on keskkonnasõbralikum ja tõhusam võrreldes traditsiooniliste keemiliste sünteesimeetoditega.
Tartu ülikooli nooremteadur Rauno Sedrik tutvustas ligniinil põhinevate kõrgtehnoloogiliste polümeeride arendust, mis on oluline samm biopõhiste plastide väljatöötamisel. Ülikooli teadlased töötasid välja lihtsa sünteesiprotsessi, kus ligniini lagundamise saadustest loodi uus polümeermaterjal. Uute polümeeride elutsükli hindamine näitas, et nende sünteesi keskkonnajalajälg ehk mõju kliimale ja keskkonnale on sarnane tavaliste polümeeridega. Uuringus näidati lisaks sellele, et uus taastuvast ressursist saadav plastmaterjal on stabiilne kõrge temperatuuri juures ja selle pinnahappelisus ja toksilisus on samaväärne praegu meditsiinitarvikutes kasutusel oleva naftapõhise plastiga. Seega, kuigi suuremas skaalas tootmine on veel optimeerimata, on tegemist väga suure potentsiaaliga uue materjaliga.
TalTechi professor Sergei Preis ja doktorant-nooremteadur Irina Petrotšenko tutvustasid jätkusuutlikku meetodit uriini töötlemisel väetiseks. Uriinil on paljulubavad omadused toitainete taaskasutamiseks: see sisaldab enamikku toitainetest, mida inimesed toiduna tarbivad – 80% lämmastikku ning 50% fosforit ja kaaliumi.
Kuigi uriini otse kasutamine pole soola, liigse vee ja ravimijääkide tõttu otstarbekas, pakub tutvustatud lähenemine võimalikku lahendust. Uriini kontsentreeritus muudab ravimijääkide eemaldamise keerukaks. Selleks kasutatakse innovaatilist tehnoloogiat: elektrilahenduse plasmat, kus uriini pihustatakse plasmasse, et toimuks oksüdeerumine veepinnal. Eesmärgiks on eemaldada ravimijäägid maksimaalse energiatõhususega, jättes uurea ja teised toiduelemendid alles. Tulemused näitavad, et ravimijäägid oksüdeeruvad edukalt ja selektiivselt – energia tarbimine toimub otstarbekalt mikrosaasteainete eemaldamises. Protsess vajab küll veel täiendavat uurimist, eriti lämmastikuga toimuvate protsesside osas, kuna see on oluline väetisekomponent. Edaspidi plaanitakse katsetada erinevaid sarnaseid jääkaineid ja optimeerida uriini eeltöötlust.
Keemilise ja bioloogilise füüsika instituudi (KBFI) vanemteadur Ivar Kruusenberg rääkis, et nende uurimisrühma teadlased on keskendunud eeskätt kahele olulisele teemale: CO₂ rakendamine sulasoola elektrolüüsis ning liitiumioonakude ümbertöötlemine. Esimese uurimuse eesmärk on vähendada tööstuse CO₂ jalajälge, tootes CO₂-st süsinikupõhiseid materjale ja hapnikku. Protsess toimub kõrgel temperatuuril, kus sulasoolades elektrolüüsi käigus laguneb CO₂ süsinikuks ja hapnikuks.
Projekti on kaasatud ka California Ülikool Berkeley's ja Euroopa Kosmoseagentuur, neist viimane tunneb huvi selle tehnoloogia rakendamise vastu Marsi atmosfäärist hapniku tootmiseks. Liitiumioonakud sisaldavad mitmeid kriitilisi tooraineid, mida imporditakse peamiselt väljaspoolt Euroopa Liitu. Nende materjalide olemasolu on kriitilise tähtsusega jätkusuutlike tehnoloogiate kasutuselevõtuks. Uuringus arendatakse tehnoloogiaid, mis võimaldavad liitiumioonakudes sisalduvaid väärtuslikke materjale tõhusalt ja selektiivselt ümber töödelda, sealhulgas kuumtöötlemise ja leostamise meetodeid. Erilist tähelepanu pööratakse grafiidi taaskasutamise ja väärindamise võimalustele, kuna selle ümbertöötlemine ei leia aset praegu tööstuslikus praktikas.
TalTechi nooremteadur Katre Worthi uurimus keskendub mehaaniliselt ümbertöödeldud tekstiilkiudude väärindamisele, täpsemalt nendest lausmaterjalide valmistamisele, mida on võimalik kasutada siseinterjööri materjalides. Mehaanilise ümbertöötlemise käigus tekstiilid taaskiustatakse ning neid on võimalik kasutada erinevate materjalide valmistamiseks. See meetod on taskukohane, skaleeritav ja laialdaselt kasutusel tööstuses. Peamisteks väljakutseteks võib pidada ümbertöödeldud kiudude kvaliteedi langust võrreldes algse materjaliga ning parimate mehaaniliste omaduste saavutamist ja erinevate kasutusvajaduste jaoks sobivaimate materjalide leidmist. Uurimus pakub võimalikku lahendust tekstiilijäätmete vähendamiseks ja uute, keskkonnasõbralike, materjalide loomiseks.
TalTechi doktorant-nooremteadur Md Toufiqur Rahman rääkis mehaaniliselt ümbertöödeldud tekstiilkiududest komposiitmaterjalide arendamisest, et lahendada tekstiilijääkide ringmajandamise probleemi. Mehaaniline ümbertöötlemine on lihtne ja keemiavaba meetod. Ümbertöödeldud tekstiilkiud on võimalik kraasida ning neist on võimalik vormida pressimisega uued materjalid. See on tõhus ja keskkonnasõbralik viis jäätmete ringlussevõtuks. Uurimuse eesmärgiks on arendada komposiitmaterjale ümbertöödeldud tekstiilikiududest, uurida nende omadusi ja leida uusi kasutusvaldkondi taolisele materjalile.
TalTechi teadur Estelle Silm esitlus keskendus kolmele olulisele projektile tööstuskeemia laboris, mille eesmärgiks on keerukate orgaaniliste ainete väärindamine ja uute materjalide arendamine. Esiteks põlevkivi töötlemise tekkinud fenoolijäätmete väärindamine. Fenoolijäätmed on tööstuslike protsesside kõrvalsaadused, mille väärindamine on keeruline, kuna jäätmed sisaldavad mitmesuguste fenoolsete ühendite rikkalikku segu. Teiseks suunaks on kerogeeni struktuuri analüüs. Kerogeen on tekkinud taimede ja mikroorganismide jäänustest, mis on maa-alustes tingimustes aeglaselt lagunenud ja keemiliselt muutunud. Kerogeen on ebaühtlase koostisega orgaaniline materjal, mida seni on kasutatud põlevkiviõlide saamiseks ja sellest omakorda energia tootmiseks. Kolmandaks teemaks oli metall-orgaaniliste võrestruktuuride (MOF) ehituskivide süntees fenoolidest. MOF-id on poorse struktuuriga, sest orgaanilised ehituskivid sätivad metallitsentrid kindla vahemiku tagant võrgustikuks ning tekkinud võrestruktuuri poorid on sobivad keemiliste reaktsioonide selektiivseks läbi viimiseks.
TalTechi doktorant-nooremteadur Kati Muldma rääkis põlevkivituha töötlemisest, et väärindada selle koostises olevaid kaltsiumi- ja magneesiumirikkaid ühendeid, nii et neist tekiks libeduse vastane jääd sulatav materjal. Uurimisrühma eesmärk ongi välja töötada efektiivne meetod, mille abil saab orgaaniliste hapete abil maksimaalne kogus põlevkivituhas leiduvast kaltsiumist ja magneesiumist tõhusalt uueks materjaliks muundada. Selleks katsetati erinevaid meetodeid, näiteks reaktsiooni ultraheli keskkonnas. Lisaks rakendati mehhanokeemilist töötlemist ehk materjalide jahvatamist. Uuriti ka, kuidas jahvatamise aeg ja laagerdamine mõjutasid saadud soolade saagist. Tulevikus plaanitakse uurida antud soolade efektiivsust jäätõrje vahendina.
TalTechi doktorant-nooremteadur Margarita Belova tutvustas oma doktoritöö teemat, mis käsitles haruldaste muldmetallide põhiseid orgaanilisi võrestruktuure (MOF-e). Need materjalid koosnevad lisaks haruldastele muldmetallidele ka orgaanilistest ligandidest, mis korrapärase paigutuse ja ligandide pikkusest sõltuvalt tekitavad materjalis poore. Neid materjale saab kasutada gaaside talletamiseks või katalüüsiks. Sünteesi jaoks kasutati erinevaid meetodeid, nii tavapärast termilist töötlust, kui ka alternatiivseid, näiteks vedelikuga abistatud mehhanokeemiat, mis töötab madalamal temperatuuril. Oma doktoritöös proovib ta kombineerida erinevaid haruldaste muldmetallide ja ligandide kombinatsioone ja optimeerida sünteesi, et saavutada parim struktuur ning materjali omadused.
TalTechi nooremteadur Viktorija Mironova esitles tseeriumi põhjal valmistatud metalli-orgaaniliste võrestruktuuride (MOF-e) sünteesi ja analüüsi. Tseerium valiti just oma kõrge katalüütilise aktiivsuse ja madalama hinna tõttu võrreldes teiste haruldaste muldmetallidega. Ta tõi näiteks erinevaid sünteesimeetodeid, sh uuendusliku lähenemise, kus kasutatakse vett ja välditakse kahjulikke lahuseid. Töörühma eesmärk on uurida, kuidas erinevad valmistamisviisid ja reaktsiooniaeg mõjutavad MOF-i omadusi ja MOF-i kvaliteeti. Uuriti ka MOF-i lagunemist kuumutamisel, et uurida tekkinud materjali stabiilsust ja koostist. Tulevikus plaanitakse seda teemat laiendada, lisades MOF-idele täiendavaid metalle, et leida neile parimad rakendused tööstuses, näiteks katalüsaatorina.
TalTechi professor Tarmo Kalveti esitlus keskendus geopoliitika, rahvusvahelise kaubanduse ja ringmajanduse ristumiskohale, eriti tooraine kontekstis. Ta analüüsis, kuidas riikidevahelised poliitilised suhted mõjutavad nende kaubandust, kasutades ÜRO peaassamblee hääletamisandmeid. Kalvet näitas soojuskaarti, mis illustreeris globaalseid poliitilisi liitusid ning riikidevahelisi pingeid ja konflikte. Kaubanduspiirangud ja tooraine ekspordikeelud on viimastel aastatel kujundanud ümber globaalse tarneahela. Analüüs näitab, et näiteks Hiina positsioon on võrdlemisi kindel tänu tugevatele suhetele oma (tooraine) tarnijatega, samas kui Euroopa Liit on oluliselt haavatavam. Lõpuks rääkis ta ka tekstiilijäätmete globaalse kaubanduse kasvust, märkides, et USA tekstiilijäätmete eksport on kiirelt kasvanud ning seetõttu rõhutas ta ka olulisust jätkata teadusuuringuid ringmajanduse ja toorainete sõltuvuse uurimisel.
TalTechi professor Wolfgang Gerstlberger ja lektor Ulrika Hurt keskendusid ringmajanduse praktikatele eeskätt väikeste ja keskmise suurusega ettevõtetes. Näiteks toodi välja ettepanek keskenduda eeskätt oma strateegilistele partneritele ja tugevdada koostööd tarneahelas. Rõhutati ka vajadust süsteemse lähenemise järele sidusrühmade haldamisel, eriti mittetulundusühingute ja poliitikakujundajate kaasamisel. Plaanitakse jätkata teadustööd, uurides impordi ja ekspordi mustreid, usaldusvõrgustikke ja uusi koostööpakkumisi Euroopa projektides. Niisamuti arutatakse ringmajanduse ja tarneahelate ühendamise võimalusi ning nende mõju ettevõtete otsustusprotsessidele.
TalTechi nooremprofessor Merle Küttim tutvustas uurimust, mis keskendub ettevõtjate motivatsioonile ja väärtuste rollile kestlikus innovatsioonis. Uuringu eesmärgiks on mõista, mis ajendab ettevõtetes ringseid tegevusi ja investeeringuid ning kuidas erineb motivatsioon sisemiste ja välimiste tegurite skaalal. Uuringu tulemustest selgus, et ettevõtete motivatsioon jaguneb laias laastus kolmeks: 1) majanduslikud kaalutlused, 2) majanduslikud, keskkonnahoiu ja sotsiaalsed tegurid ja 3) väärtuspõhised tegurid. Küttim rõhutas, et kogemuste jagamise ja riigipoolse toe pakkumine võib aidata ettevõtteid arendada ja vahendada parimaid tavasid, eriti keskmise suurusega ettevõtete puhul, mis vajavad rohkem tuge, et liikuda väärtuspõhisemale suunale.
TalTechi doktorant-nooremteadur Arseni Kotov tutvustas oma teadusuuringut, mis keskendub juhtimise ja tähelepanu rollile ringmajanduse põhimõtete rakendamisel ettevõtetes. Uuringu eesmärgiks on välja selgitada, kuidas ettevõtted suunavad juhtide tähelepanu ringmajanduse vastuvõtmisele, kuigi seda võivad takistada näiteks traditsioonilistest ärimudelitest sõltumine. Ta kasutas oma uurimuses tähelepanupõhise vaate teooriat, mille kohaselt sõltuvad juhtide tegevused sellest, millele nad oma tähelepanu suunavad. Näiteks keskenduvad juhid sageli välistele teguritele (regulatsioonidele, turunõudmistele, elektrihinna tõusule), mistap on uuringu keskel kohal küsimus, kuidas suunata juhtide tähelepanu ringmajanduse vastuvõtmise suunale.
TalTechi professor Mari-Klara Stein vaatas oma ettekandega aga tulevikku, keskendudes ringmajanduse tuleviku võimalikele prognoosidele. Kasutades kvantitatiivseid kaubandusandmeid ja geopoliitilist teavet, uurib ta, mida võiksid ettevõtted tulevikus teha. Tema sõnul on oluline arendada erinevaid stsenaariume, näiteks strateegiliste mineraalide ja süsinikressursside ringmajanduse väärtusahelaid, samuti radikaalseid innovatiivseid lähenemisi tekstiili- ja plastide ringlussevõtuks.
Strateegiliste mineraalide ja süsinikupõhiste ressursside ringmajanduse tippkeskuse suurem eesmärk on aidata lahendada või ületada mineraalsete ja süsinikul põhinevate toormete (taas)kasutusega seotud tehnoloogilisi probleeme; luua uusi materjalide töötlemise tehnoloogiaid, leida lahendusi keerukate tarneahelate paremaks majandamiseks ja taaskasutatavate materjalide kvaliteedi tagamiseks, samas hinnata ka tehnoloogiate ringmajandusse sobivust ja jätkusuutlikkust.