Strateegiliste mineraal- ja süsinikupõhiste ressursside ringmajanduse tippkeskuse (SOURCES) kevadine teaduskonverents keskendus erinevatele ringmajanduse praktikatele. Konverentsile kogunes ligi 60 eksperti nii Eestist kui väljaspoolt, et arutada uuendusi ressursside efektiivsuse, jäätmete vähendamise ja keskkonnamõjude valdkonnas.
Konverentsi eesmärgiks oli edendada interdistsiplinaarset koostööd ja uusi suundi tippkeskuse teaduslike uurimisteemade vahel, mida saaks rakendada tööstuses ja avalikus sektoris. SOURCES tippkeskus on pühendunud teadusuuringute ja praktiliste lahenduste arendamisega majanduse kestlikumaks muutmisele.
TalTechi professor Riina Aav: ringmajanduse teadusuuringud on tuule tiibadesse saanud
TalTechi keemia ja biotehnoloogia instituudi professor, tippkeskuse juht Riina Aav esitles konverentsil möödunud aasta teadustööde ülevaadet, keskendudes ringmajanduse ja kestliku materjalikasutuse edendamisele.
Aava sõnul on tippkeskus seadnud eesmärgiks loodusvarade kasutuse optimeerimise ning keskkonnamõjude vähendamise. "Me lubasime projekti alguses koondada teaduspotentsiaali ja viia see praktilisse kasutusse, et aidata kaasa keskkonnasõbralikumatele tootmisprotsessidele ja ressursside ringlussevõtule," märkis ta.
Tippkeskus korraldab kaks korda aastas teaduskonverentse, et pakkuda noorteadlastele uusi teadmisi ning edendada rahvusvahelist koostööd. Aav tõi esile, et nende tegevus hõlmab nii mineraalseid kui ka orgaanilisi ressursse, sealhulgas plasti- ja tekstiilijäätmete taaskasutamist, vee puhastustehnoloogiate arendamist ning keemilise töötlemise tõhustamist. "Meie eesmärk on koostööd tegev tippkeskus, kus baasteaduslikud uuringud liituvad keemiatehnoloogiliste arendustöödega ning on jõustatud äri ja ettevõtluse uuringutega, et uus teadmine jõuaks ka praktikasse," selgitas Aav.
Konverentside populaarsus on kasvanud – möödunud sügisene üritus tõi kokku lausa 62 osalejat ja 24 ettekannet, millest pooled olid doktorantidelt. Samuti on olulisel kohal teadustöö tulemuste avaldamine – esimese tegevusaasta jooksul ilmus 19 teadusartiklit.
Lisaks teadusuuringutele on keskus olnud edukas ka rahastuse kaasamises – käivitatud on juba 14 uut projekti, mille kogumaksumus ületab 9 miljonit eurot. "Meie teadlased on näidanud võimekust taotleda ja saada suuri grante, mis võimaldab meil keskenduda uutele ringmajanduse tehnoloogiatele ja ressursitõhususele," rõhutas Aav.
Teaduse nähtavus ja ühiskonna kaasamine on samuti prioriteet. Tippkeskus on aktiivne sotsiaalmeedias ja korraldab koostöökohtumisi, et teadustulemused jõuaksid laiema publikuni. "Teadus saab päriselt mõju avaldada vaid siis, kui selle tulemused on nähtavad ja arusaadavad nii teadlastele kui ka ühiskonnale tervikuna," toonitas Aav.
Professor märkis, et edasisteks sammudeks on koostöö laiendamine nii Balti- kui ka Põhjamaade teadlaste ja ettevõtjatega, et luua piirkondlik ringmajanduse innovatsioonikeskus. "Meie eesmärk on olla juhtiv teadus- ja innovatsioonikeskus, mis aitab kujundada jätkusuutlikumat tulevikku," sõnas Aav.
SOURCES konsortsiumi juhtpartner on TalTech, kus otsitakse jätkusuutlikke lahendusi nii orgaanilise kui anorgaanilise keemia valdkonnas, hõlmates ravimitööstuse rakendusi, haruldasi muldmetalle, õlitööstuse jääke, CO2 ja vesiniku kasutust, tekstiiljäätmeid kui ka uusi ehitusmaterjale ning kõigele lisaks ka tarneahelate jätkusuutlikkust geopoliitilisest vaatest.
Jätkusuutlikud lahendused keemiatööstusele mineraalidest orgaaniliste ühenditeni
Professor Aav tutvustas ka oma uurimisrühma tööd ja jätkusuutliõkkusele suunatud uurimissuundi. Ta keskendus kestlike lahenduste arendamisele keemia ja materjaliteaduse vallas, pöörates erilist tähelepanu ressursside tõhusamale kasutamisele ja jäätmetekke vähendamisele. Ta käsitles keemiatööstuse rohemõõdikuid, protsesside optimeerimist ja uute lahenduste väljatöötamist, mis aitavad vähendada toksiliste ühendite kasutamist ja kõrvalsaaduste hulka.
Aav tõi esile farmaatsiatööstuse ja peenkeemia valdkonna, kus lahustite kasutamine ja tootmisjäägid on suur probleem. Ta selgitas, kuidas tema uurimisrühm arendab lahendusi, mis võimaldavad lahustite kasutamist vähendada ja keemilisi reaktsioone tõhusamalt suunata. Samuti tõi ta näiteks efektiivsete sünteesimeetodite abil saadud uued molekulaarsed retseptorid, mis võivad aidata paremini puhastada vett saasteainetest ning aidata tuvastada energiasalvestustehnoloogias rakendatavaid materjale.
Lisaks rääkis Aav keemiliste ühendite masinõppega jõustatud modelleerimisest, mis hõlbustaks tundlike sensorite arendamisest, et tuvastada mürgiseid molekule ja saasteaineid. Ta rõhutas interdistsiplinaarse koostöö olulisust ning tõi välja, et keemiliste protsesside optimeerimine ja uued materjalid võivad mängida olulist rolli nii keskkonnakaitses kui ka tööstuslikes rakendustes.
Tarmo Kalvet: geopoliitika ja ressursid kujundavad majanduslikku tulevikku
TalTechi ärikorralduse instituudi professor Tarmo Kalvet keskendus oma ettekandes geopoliitika ja ressursside seostele ning nende mõjule rahvusvahelises kaubanduses ja ringmajanduses. Tema sõnul on viimaste aastate majanduslikud ja poliitilised arengud toonud esile kriitilise vajaduse süvitsi mõista sõltuvussuhteid, rahvusvahelisi tarneahelaid ja strateegilist autonoomiat.
Kalveti uurimisrühm tegeleb rahvusvahelise kaubanduse, andmeteaduse ning tehisintellekti rakendustega majandusuuringutes. Ühe keskse teemana käsitles ta riikidevaheliste sõltuvussuhete kaardistamist ja geopoliitilist lähedust, mida mõõdetakse näiteks ÜRO peaassamblee hääletusmustrite alusel. „Meie eesmärk on paremini mõista, kuidas riigid on omavahel majanduslikult seotud ja kuidas see mõjutab nende poliitilisi otsuseid,“ selgitas Kalvet.
Tema sõnul on eriti teravaks muutunud sõltuvus Hiina ja teiste BRICS-riikide toormest, eriti elektrisõidukite tootmises. Kalvet esitles analüüse, mis näitavad, kuidas Euroopa liit on viimastel aastatel üha enam sõltunud Hiina toorainetest, näiteks kunstlikust grafiidist ja magnetitest. „Kui impordis tekivad tõrked, võib see kaasa tuua tõsiseid probleeme mitte ainult autotootmises, vaid ka laiemalt tööstuses,“ rõhutas ta.
Kalvet juhtis tähelepanu ka muutuvatele kaubanduspoliitikatele, sealhulgas USA kavatsustele kehtestada imporditollid BRICS-riikide kaupadele. „Kui need tollid rakenduvad, võivad need põhjustada tõsiseid häireid globaalses kaubanduses,“ märkis ta ja lisas, et Eesti ja Euroopa ettevõtted peavad olema valmis nende muutustega kohanema.
Lisaks tõstatas Kalvet küsimuse, kuidas geopoliitilised muutused mõjutavad ringmajanduse arengut. „Strateegiline autonoomia tähendab, et me peame leidma viise, kuidas vähendada sõltuvust välismaistest ressurssidest ja arendada kohapealset materjalide ringlussevõttu,“ lausus ta. Kalveti sõnul vajavad nii ettevõtted kui ka valitsused paremaid analüüse oma tarneahelate ja sõltuvussuhete kohta, et vähendada riske ja tugevdada majanduslikku vastupanuvõimet.
Professor lõpetas oma ettekande üleskutsega süvendada interdistsiplinaarset koostööd teadlaste, ettevõtjate ja poliitikakujundajate vahel. „Majandusliku ja poliitilise ebakindluse ajastul on kriitilise tähtsusega teha teaduspõhiseid otsuseid, mis aitavad tagada jätkusuutliku ja vastupidava majandusmudeli,“ võttis Kalvet oma sõnumi kokku.
Keemiatehnoloogiate arendamine: kuidas õlitööstuse jäätmetest väärtuslikke aineid luua?
Tallinna tehnikaülikooli keemia ja biotehnoloogia instituudi vanemteadur Kristiina Kaldas ning tema uurimisrühm on pühendunud keemiatehnoloogiate skaleerimisele, et leida keskkonnasõbralikke ja majanduslikult tasuvaid viise, kuidas kasutada õlitööstuse jäätmeid ja muuta need uueks väärtuslikuks tooraineks.
Õlitööstuse jääkainete, nagu kerogeen, otsekäitluse arendamine on olnud pikaaegne protsess, mis algas kaheksa aastat tagasi. Praeguseks on valminud laboratoorne pilootseade, mis tähendab, et tehnoloogiline valmidustase on jõudnud tasemele 5. See tähendab, et protsessi usaldusväärsust on testitud ning saadud massi- ja energiabilansid kilogrammide kaupa tunnis.
Selle projekti eesmärk on muuta põlevkivi kerogeen väärtuslikeks dikarboksüülhapeteks ja leida neile reaalsed rakendused, näiteks plastifikaatoritena. Kuna protsess on keerukas ja vajab pidevat täiustamist, tehakse koostööd nii inseneride kui ka keemikutega, et välja töötada tõhusad ja säästlikud lahendused.
Eestis tekib suurtes kogustes õlitööstuse jääke, sealhulgas põlevkivituhka, mida ladestatakse hiiglaslikes hunnikutes Ida-Virumaal. Need jäägid sisaldavad veel potentsiaalselt kasulikke aineid. Projekti käigus uuritakse võimalusi, kuidas eraldada põlevkivist kerogeen ning kasutada seda keemiatööstuses uute toodete tootmiseks.
Lisaks põhieesmärgile otsitakse lahendusi ka protsessi jääkainete kasutamiseks. Näiteks osade kerogeeni oksüdatsiooni produktide puhul on leitud, et need võivad toimida taimede kasvustimulaatoritena. Teine perspektiivne uurimissuund on biolagunevate kloriidivabade jäätõrjevahendite tootmine põlevkivituhast. Katsetused näitavad, et kaltsiumi ja magneesiumi atsetaatide segu on paljulubav, kuigi praegu vajab see veel täiendavat töötlemist, et saavutada optimaalsed omadused.
Keemiatehnoloogia skaleerimine ja õlitööstuse jääkide uus kasutusvõimaluste leidmine on oluline samm säästlikuma tööstuse suunas. TalTechi teadlased töötavad selle nimel, et arendada uudseid keemilisi protsesse, mis aitavad muuta varem kasutud materjalid kasulikeks toodeteks. Järgmised aastad näitavad, milliseid täiendavaid innovaatilisi lahendusi sellest uurimistööst võib veel sündida.
Haruldased muldmetallid, CO2 ja vesinik
TalTechi Virumaa kolledži professor Allan Niidu ettekanne keskendus haruldaste muldmetallide rakendamisele poorsete materjalide sünteesil, süsinikdioksiidi muundamisele kemikaalideks ja vesiniku tootmisele. Ta tutvustas erinevaid teadusuuringuid ja projekte, mille eesmärk on jätkusuutlike tehnoloogiate arendamine ning uute materjalide ja protsesside väljatöötamine.
Ta rõhutas, et nende haruldaste muldmetallide sünteesiprotsess on keeruline ning mõjutatud mitmetest teguritest, sealhulgas temperatuurist ja puhastusmeetoditest. Tähtis on mõista, kuidas sünteesiprotsessid mõjutavad saadud materjali omadusi ja struktuuri, kuna väiksemad muudatused protsessis võivad viia täiesti erinevate tulemusteni. Ta tõi välja ka väljakutsed, mis on seotud materjalide puhastamise ja aktiveerimisega, kuna need protsessid võivad mõjutada nende edasist kasutust erinevates tehnoloogilistes rakendustes.
Niidu käsitles ettekandes ka süsinikdioksiidi muundamist kasulikeks kemikaalideks. Niidu uurimisrühm töötab välja katalüsaatoreid, mis võimaldavad CO2 tõhusamat sidumist ja ümbertöötlemist. Üheks oluliseks aspektiks on reaktsioonide kineetika mõistmine ning uute katalüütiliste materjalide arendamine, mis suudavad parandada CO2 muundamise efektiivsust. Ta esitles ka katsetulemusi, mis näitavad, kuidas läbivoolureaktorites on võimalik optimeerida reaktsioonide tingimusi ja seeläbi suurendada keemilise muundamise tõhusust.
Allan Niidu uurimisrühm tegeleb ka alternatiivsete vesiniku tootmismeetodite uurimisega. Eelkõige keskenduvad nad metaani pürolüüsile, mille käigus saadakse vesinikku ilma süsinikdioksiidi emissioonideta. Selle protsessi kõrvalproduktiks on tahke süsinik, mida saab kasutada erinevates tööstusharudes, sealhulgas akude ja rehvide tootmisel. Ta rõhutas, et pürolüüsi protsess vajab edasist optimeerimist, et muuta see energiatõhusamaks ja skaleeritavaks tööstuslikuks kasutuseks.
Ettekande lõpus toonitas professor Niidu, et jätkusuutlike materjalide ja protsesside arendamine nõuab interdistsiplinaarset koostööd ning innovaatilisi lähenemisviise. Tema uurimisrühm teeb koostööd mitmete teadusasutuste ja tööstuspartneritega, et arendada uusi tehnoloogiaid, mis aitaksid kaasa ringmajanduse edendamisele ja keskkonnasäästlike lahenduste loomisele. Ta kutsus huvilisi üles koostööle ja teadusprojektides osalemisele, et ühiselt panustada rohelise tehnoloogia arengusse.
Sergei Preis tutvustas uudseid lahendusi vee puhastamiseks
TalTechi materjali- ja keskkonnatehnoloogia instituudi professor Sergei Preis esitles uuenduslikke meetodeid vee puhastamiseks ning toitainete taaskasutuseks. Ta keskendus eelkõige ravimijääkide eemaldamisele uriinist ja linnalähedaste reovee puhastamise lahendustele, mis võiksid oluliselt panustada keskkonnasäästlikumasse ressursikasutusse.
Professor Preis rõhutas, et inimese uriin sisaldab olulisi toitaineid, nagu fosfor, kaalium ja lämmastik, mida saab põllumajanduses väetisena taaskasutada. Samuti tõi ta välja, et linnade reovee puhastamine ja vee ringlussevõtt on Euroopa Liidu keskkonnadirektiivide kohaselt muutumas üha olulisemaks. Eesmärk on vähendada veereostust ja kasutada loodusvarasid tõhusamalt.
Üheks keskseks teemaks oli ravimijääkide, näiteks karbamasepiini, eemaldamine elektriliste oksüdatsioonimeetoditega. Preis tutvustas uuringuid, kus kasutati elektrilahendusi hüdroksüülradikaalide genereerimiseks, et lagundada saasteaineid uriinis. Uuringud näitasid, et sellise meetodi abil on võimalik eemaldada 50% ravimijääkidest suhteliselt madala energiakuluga, säilitades samal ajal väärtuslikud toitained.
Kuigi esialgsed tulemused on paljulubavad, vajab meetod veel täiendavaid katseid, et hinnata selle mõju teistele ravimijääkidele ja saasteainetele. Professor Preis rõhutas, et jätkuvad uuringud ja koostöö teadusasutuste vahel on võtmetähtsusega, et viia need tehnoloogiad tööstuslikku kasutusse ning muuta veepuhastus ja toitainete taaskasutus laiemalt rakendatavaks.
Tiia Plamus: tekstiilijäätmete ringlussevõtt ja biotoorainete väärindamine
TalTechi materjali- ja keskkonnatehnoloogia instituudi professor Tiia Plamus rääkis tekstiilijäätmete ja biotoorainete ringlussevõtust ning nende väärindamise võimalustest Eestis ja Euroopas. Ta rõhutas, et tekstiilitööstus on üks suurimaid ressursikasutajaid ja jäätmeteket põhjustavaid sektoreid, kuid tõhusama taaskasutuse ja nutikate lahenduste abil saab vähendada selle keskkonnamõju.
Plamus tõi esile, et globaalne tekstiilitootmine on viimase paarikümne aasta jooksul peaaegu kahekordistunud ning suur osa kasutatud tekstiilidest jõuab prügilatesse või põletusahjudesse. Praegu taaskasutatakse alla 1% tekstiilidest uuteks kiududeks rõivatööstuses. Euroopa liit on kehtestanud mitmeid regulatsioone, näiteks ringmajanduse tegevuskava ja jätkusuutlike tekstiilide strateegia, et suunata tööstust keskkonnasõbralikuma tootmise ja taaskasutuse poole.
Eestis on mitmeid looduslikke tekstiilis kasutatavaid bioressursse, mida praegu ei kasutata täiel määral. Näiteks lambavilla tootmine ulatub ligikaudu 130 tonnini aastas, kuid sellest vaid väike osa väärindatakse. Samuti on potentsiaali linataimel, mida varem Eestis kasvatati suures mahus, kuid mille kasutus on tänapäeval vähenenud. Professor Plamuse sõnul võiks nende ressursside parem ärakasutamine aidata vähendada tekstiilitööstuse sõltuvust imporditud toorainest ning toetada kohalikku tootmist.
Plamuse uurimisrühm keskendub ka tekstiilijäätmete mehaanilisele ja termokeemilisele ringlussevõtule. Mehaaniline ringlussevõtt võimaldab tekstiili kiududeks lagundada ja uuesti tootmisesse suunata, kuid toob kaasa kiudude kvaliteedi languse. Termokeemiline ringlussevõtt kombineerib kuumuse ja keemilised protsessid, et toota uut toormaterjali. Nende meetodite arendamine ja kombineerimine võiksid pakkuda uusi võimalusi tekstiilijäätmete väärindamiseks.
Professor Plamus toonitas, et tekstiilitööstuse jätkusuutlikkuse suurendamiseks on vaja rohkem teadus- ja arendustegevust ning koostööd ettevõtete, teadusasutuste ja poliitikakujundajate vahel. Tekstiili elutsükli pikendamine, parandatavuse suurendamine ja nutikate ringlussevõtulahenduste arendamine on võtmetähtsusega, et vähendada tööstuse ökoloogilist jalajälge ja toetada keskkonnasäästlikumat majandust.
Uued võimalused teiseste ressursside kasutamiseks ehitusmaterjalides
TalTechi materjali- ja keskkonnatehnoloogia instituudi vanemteadur Can Rüstü Yörük esitles võimalusi, kuidas teiseseid toormeid, näiteks põlevkivituhka ja savisid, saaks ehitusmaterjalides tõhusamalt kasutada. Ta rõhutas, et selleks, et saavutada Euroopa liidu kliimaeesmärgid, tuleb leida kohalikke lahendusi ja kasutada ära Eestis juba olemasolevaid materjale.
Ettekandes tutvustati erinevaid teiseseid ressursse, sealhulgas põlevkivituhka ja savisid, mis võivad toimida tsementi asendavate ainete või geopolümeeride lähteainetena. Yörük selgitas, et nende materjalide keemilised ja füüsikalised omadused määravad nende kasutusvõimalused ning enne kasutamist on vajalikud erinevad töötlus- ja aktiveerimismeetodid.
Üheks keskselt käsitletud teemaks oli mineraalne karboniseerimine ehk protsess, mille käigus ringlusse võetavaid materjale töödeldakse süsihappegaasiga, et muuta need tugevamateks ja vastupidavamateks ehitusmaterjalideks. See tehnoloogia mitte ainult ei võimalda toota väiksema süsinikujalajäljega ehitusmaterjale, vaid aitab ka CO2 emissioone vähendada. Nende uurimisrühm on juba saavutanud paljulubavaid tulemusi, kus kõrge süsinikusidumise võimega materjalid võimaldavad olulisel määral asendada traditsioonilist tsementi.
Doktor Yörük rõhutas, et teiseste ressursside väärindamine ja nende kasutamine ehitusmaterjalides on oluline samm rohepöörde suunas. Kuigi Eestis leiduvad savid ja tuhkjäätmed ei ole oma koostiselt alati ideaalsed, saab neid sobivate töötlemisviisidega muuta konkurentsivõimelisteks ehitusmaterjalideks. Uuringud selles valdkonnas jätkuvad ning eesmärk on leida optimaalsed segud ja protsessid, mis võimaldaksid nende materjalide laialdasemat kasutamist tööstuses.
Doktorandid tutvustasid oma teadustöid lühiettekannetega
Tallinna tehnikaülikooli ja Tartu ülikooli doktorandid esitlesid konverentsil oma teadustöid, andes viieminutilistes ettekannetes ülevaate oma viimastest uurimistulemustest. Teemad ulatusid ringmajandusest ja keskkonnatehnoloogiast kuni rohelise keemiani.
TalTechi materjali- ja keskkonnatehnoloogia instituudi doktorant-nooremteadur Irina Petrotšenko keskendus oma ettekandes toitainete ringlussevõtu võimalustele ning ravimijääkide eemaldamisele allikakohaselt eraldatud uriinist. Tema uurimistöö näitas, et oksüdatsioonimeetodid suudavad teatud ravimijääke efektiivselt lagundada, kuid laboratoorselt valmistatud sünteetiline uriin ei andnud samaväärseid tulemusi kui reaalne uriin. Tulevikus plaanib ta uurida ka teisi keskkonnaregulatsioonides välja toodud farmatseutilisi saasteaineid.
TalTechi ärikorralduse instituudi doktorant-nooremteadur Arseni Kotov uurib, kuidas juhtide tähelepanu ja otsustusprotsessid mõjutavad kestlikkusele suunatud innovatsiooni tootmisettevõtetes. Tema esmane uurimistöö on näidanud, et kuigi ringmajandus ja rohepööre on paljude ettevõtete strateegilistes eesmärkides, on tegelik muutuste elluviimine aeglane. Järgmisena koostab ta süstemaatilise kirjanduse ülevaate, et täpsustada oma edasisi uurimissuundi.
TalTechi keemia ja biotehnoloogia instituudi doktorant-nooremteadur Jagadeesh Varma Nallaparaju tutvustas mehhanokeemiat kui keskkonnasõbralikku meetodit keemiliste reaktsioonide läbiviimiseks ilma orgaaniliste lahustiteta. Tema uurimistöö keskendub metallide aktiveerimisele tahkes olekus, et vähendada CO2 emissioone ja keemiatööstuse keskkonnamõju. Ta demonstreeris, kuidas mehhanokeemia võimaldab aktiveerida alumiiniumit ja magneesiumi ning viia läbi keerukaid orgaanilisi reaktsioone ohutumal ja säästlikumal viisil.
Tartu ülikooli keskkonnatehnoloogia nooremteadur Alina Ismagilova tutvustas oma tööd, mis keskendub amiinide keskkonnariskide hindamisele. Amiinid on laialdaselt kasutusel erinevates protsessides, näiteks süsinikdioksiidi sidumisel ja orgaaniliste ühendite eraldamisel veest. Tema uuring näitas, et enamik testitud amiine oli elusorganismidele ohutud, kuid mõned näitasid keskkonnamõju, eriti selgrootutele. Ismagilova rõhutas, et uute kemikaalide keskkonnamõju tuleks hinnata juba nende arendamise algfaasis, et vältida hilisemaid keskkonnaprobleeme.
SOURCES partnerite ja nõukogu liikmete ettekanded pühendusid arengutele Euroopa plastipoliitikas, uute bioplastide tehnoloogiatele, poorsete materjalide disainile ja nende rakendamisele ringmajanduses, Eesti fosforiidiuuringutele kui ka liitiumakude, süsinikdioksiidi ja toidujäätmete ringmajandamisele ning nende kohta saab rohkem lugeda allpool.
Kliimaministeeriumi ringmajanduse ja finantseerimise valdkonna juht Mihkel Krusberg, kes ajutiselt töötab Euroopa Komisjoni Keskkonna peadirektoraadis Euroopa plasti poliitikaga, tõi oma ettekandes välja peamised trendid ja väljakutsed, millega Euroopa plastitööstus silmitsi seisab. Näiteks plastitööstuse väljakutseks on odava esmase toorme ja plasttoodete import. Samal ajal on kõrged energia hinnad ja tööjõukulud vähendanud Euroopa ettevõtete konkurentsivõimet.
Plasti tootmine turul on tõusuteel, kuid Euroopa osakaal ülemaailmses plastitootmises on oluliselt langenud – kui enne oli see 22%, siis nüüd moodustab see vaid 12%. Esmakordselt on Euroopas plasti tootmine ja plastijäätmete ringlussevõtt vähenenud.
Euroopa Liit on astunud samme plasti ringsuse ja jätkusuutliku kasutamise suunas. Viimaste kuude jooksul on kehtestatud kaks olulist regulatiivset raamistikku: Konkurentsivõime kompass ja Puhta Tööstuse Kokkulepe, mis keskenduvad taskukohasele elektrile, puhtamale pakkumisele ja nõudlusele, ringmajanduse võimendamisele, oskuste ja kvaliteetsete töökohtade arendamisele. Samuti on koostamisel õigusaktid, mis kehtestavad plastpakenditele disainikriteeriumid ning ringlussevõtu standardid.
Euroopa Liit on seadnud ambitsioonikaid eesmärke plastijäätmete vähendamiseks ja ringlussevõtu edendamiseks, kuid tootjatele ja liikmesriikidele seatud kohustused nõuavad märkimisväärseid investeeringuid ning tehnoloogilist arengut. Lisaks arutatakse tahtmatute mikroplastide (plastgraanulite) mõju vähendamist.
Krusbergi sõnul ei ole eesmärk plastist täielikult loobumine, vaid selle mõistlikum kasutamine. Plastipoliitika peab edendama õiget materjalivalikut õige rakenduse jaoks ja tõhusat ringlussevõttu, et tagada tööstuse jätkusuutlikkus ja keskkonnaga arvestamine toormest suurema lisandväärtuse loomisel.
Plastide ringlussevõtt ja keskkonnasõbralikumad alternatiivid on tänapäeva materjaliteaduse keskseid teemasid. Tartu ülikooli orgaanilise keemia kaasprofessor Lauri Vares uurib biopõhiseid plaste ning võimalusi muuta ka tugevad ja vastupidavad termoreaktiivsed polümeerid taaskasutatavaks.
Plaste saab laias laastus jagada kahte tüüpi: termoplastid ja termoreaktiivsed polümeerid. Termoplastid, mida kasutatakse näiteks pakendites ja PET-pudelite tootmises, on mehaaniliselt taaskasutatavad – neid saab sulatada ja uuesti vormida. Termoreaktiivsed polümeerid, mida leidub näiteks tuuleturbiini labades ja vulkaniseeritud kummis, moodustavad aga tugeva võrgustiku, mis muudab nende ümbertöötlemise keerukaks.
Varese uurimisrühm keskendub uute, biopõhiste termoreaktiivsete plastide loomisele, mis säilitaksid oma tugevuse, kuid oleksid keemiliselt ümber töödeldavad. Kasutades isosorbiidil ja levuliinhappel põhinevaid monomeere, töötavad teadlased välja plaste, mille ristseoseid saab kindlates tingimustes tagasi lõhustada ja uuesti luua. Esialgsed katsed on näidanud, et see protsess on efektiivne ning ei muuda materjali omadusi pärast mitmekordset taaskasutust.
Sellised innovatsioonid võivad aidata vähendada plastijäätmete hulka ja avada uusi võimalusi vastupidavate, kuid ringlussevõetavate materjalide arendamiseks. Professor Varese sõnul on biopõhiste polümeeride arendamisel oluline leida tasakaal keskkonnasõbralikkuse ja praktiliste kasutusomaduste vahel, et need jõuaksid ka reaalselt tööstuslikku kasutusse.
SOURCES nõuandva kogu liige ja Stavangeri ülikooli professor Sachin Chavan keskendus oma ettekandes poorsete materjalide ja ringmajanduse seostele, eriti kriitiliste metallide, vesiniku ja süsinikdioksiidi püüdmise valdkondades. Ta tutvustas oma ülikooli tegevust nende teemade uurimisel ning tõi välja materjaliteaduse rolli puhtama ja jätkusuutlikuma tuleviku kujundamisel.
Professor Chavan selgitas, kuidas taastuvenergia tootmine on tihedalt seotud mineraalide ja metallide kättesaadavusega. Ta tõi näiteks, et elektriautode ja päikeseenergia tehnoloogiate areng nõuab üha suuremaid koguseid kriitilisi metalle, nagu nikkel, koobalt, hõbe ja haruldased muldmetallid. Samal ajal on nende metallide tarneahelad haavatavad geopoliitiliste ja keskkonnategurite tõttu.
Ettekandes käsitleti ka innovatiivseid lahendusi, sealhulgas poorsetel materjalidel põhinevaid meetodeid metallide taaskasutuseks ja eraldamiseks. Chavan ja tema uurimisrühm on keskendunud metall-orgaaniliste võrestruktuuride kasutamisele kriitiliste metallide eraldamiseks, pakkudes uudseid lahendusi näiteks hõbeda taaskasutamiseks päikesepaneelidest ning nikli ja koobalti eraldamiseks akujäätmetest.
Vesiniku tootmise ja süsinikdioksiidi püüdmise valdkonnas tutvustas professor Chavan uusi tehnoloogiaid, mis võiksid muuta fossiilkütustel põhineva energiatootmise keskkonnasõbralikumaks. Üks huvitav suund on metaani pürolüüs, mis võimaldab toota vesinikku ilma süsinikdioksiidi emissioonideta, eraldades selle asemel tahke süsiniku, mida saab kasutada näiteks akude või rehvide tootmises.
Samuti arutas professor Chavan võimalusi süsinikdioksiidi sidumiseks ja eraldamiseks. Ta tõi välja, et teatud poorsed materjalid, näiteks metal-orgaanilised võrestruktuurid ja makrotsüklilistest pillarareenidest valmistatud orgaanilised materjalid, on näidanud suurt potentsiaali tõhusaks CO2 püüdmiseks ja selektiivseks eraldamiseks.
Ettekande lõpetuseks toonitas professor Chavan, et jätkusuutliku materjaliteaduse arendamine ja uute tehnoloogiate rakendamine on võtmetähtsusega nii kriitiliste metallide ringlussevõtul kui ka puhtama energiatootmise saavutamisel. Stavangeri ülikooli teadlased teevad selles vallas tihedat koostööd tööstuspartnerite ja teadusasutustega, et pakkuda tulevikku vaatavaid lahendusi keskkonnahoidlikuks ja ressursitõhusaks majanduseks
Keemilise ja bioloogilise füüsika instituudi (KBFI) vanemteadur Kerli Liivand rääkis akude ringlussevõtu vajadusest ja selle rollist jätkusuutlikus majanduses. Liivandi sõnul on elektrifitseerimine kätkevat endas suurt väljakutset: kuigi nõudlus akude järele kasvab, on nende tootmiseks vajalike kriitiliste toorainete varud piiratud ja peamiselt koondunud Hiina kätte.
"Liitiumioonakud on saanud meie igapäevaelu osaks alates mobiiltelefonidest ja sülearvutitest kuni elektrisõidukite ja energiasalvestussüsteemideni. Kuid nende tootmiseks vajalikud materjalid, nagu liitium, koobalt, nikkel ja grafiit, on enamasti imporditud ning nende hankimine on keskkonnaalaselt ja geopoliitiliselt problemaatiline," rõhutas Liivand.
Liivandi uurimisrühm keskendub akude ringlussevõtule ja materjalide taaskasutamisele, et vähendada sõltuvust esmase tooraine kaevandamisest. "Ringlussevõtt ei ole pelgalt jäätmekäitlus, vaid ka võimalus vähendada keskkonnamõju ja säilitada kriitilisi ressursse."
Tema sõnul on Euroopa liit välja töötanud uue akudirektiivi, mis seab ambitsioonikad eesmärgid materjalide taaskasutamisele. "Tulevased regulatsioonid nõuavad, et suurem osa akude koostisosadest tuleb uuesti ringlusse võtta. Kuid tehnoloogilised lahendused ei ole veel piisavalt efektiivsed, et tagada kõigi vajalike materjalide maksimaalne taaskasutus."
Praegu kasutatakse tööstuslikus mahus peamiselt kahte meetodit: pürometallurgiat ja hüdrometallurgiat. Esimene neist kasutab kõrgeid temperatuure metallide eraldamiseks, kuid sellega kaotatakse liitium ja alumiinium. Hüdrometallurgiline meetod seevastu lahustab materjalid happelises keskkonnas ja eraldab need keemiliselt. "Hüdrometallurgia on tõhusam, kuid sellegi puhul on probleemiks grafiidi ja liitiumi madal taaskasutusmäär," tõdes Liivand.
Tema rühma teadustöö keskendub uute lahenduste leidmisele. "Oleme uurinud grafiidi ja metalli jääkide taaskasutamise võimalusi ning välja töötanud meetodi, mis võimaldab liitiumi taaskasutamist varasemates töötlusetappides, vähendada kaotusi ja suurendada selle majanduslikku tasuvust. Lisaks katsetame lähenemisviise, kuidas tööstuslikust jäätmetest valmistada uusi söe baasil katalüsaatoreid, mis võiksid asendada kallihinnalisi metallikatalüsaatoreid."
Liivandi sõnul on akude ringlussevõtt tulevikus määrava tähtsusega mitte ainult keskkonna säilitamiseks, vaid ka Euroopa energiasõltumatuse kindlustamiseks. "Kui tahame liikuda säästvama tuleviku poole, peame täielikult ümber mõtestama, kuidas kasutame ja taaskasutame kriitilisi materjale."
Sander Ratso, samuti keemilise ja bioloogilise füüsika instituudist, tutvustas oma uurimistööd süsihappegaasi püüdmiseks ja muutmiseks väärtuslikeks süsinikmaterjalideks. Tema uurimisrühm keskendub meetodile, mis võimaldab CO2-st eraldada süsinikku ja hapnikku, kasutades selleks sulasoolade elektrolüüsi.
„CO2 on küll probleem, kuid see võib olla ka ressurss,“ rõhutas Ratso. Kuna tööstus ja energeetika tekitavad märkimisväärseid CO2 heitmeid ka tulevikus, on oluline leida viise selle taaskasutamiseks. Ratso uurimisrühm töötab tehnoloogiaga, kus CO2 suunatakse sulasooladesse, kus see laguneb elektrivoolu mõjul süsinikuks ja hapnikuks. Tekkinud süsinikku saab kasutada elektroodide tootmiseks kütuseelementides, elektrolüsaatorites ja akudes.
Protsessi eeliseks on kõrge efektiivsus – katsetes on süsiniku sadestumise efektiivsus olnud keskmiselt 85%. Oluline on ka võimalus toota erineva struktuuriga süsinikmaterjale, mis sobivad erinevateks rakendusteks, näiteks kõrge juhtivusega grafiit akude jaoks või suure pinnaga süsinikumaterjalid katalüsaatoritele.
Lisaks tegeleb Ratso meeskond süsinikumaterjalide koostise ja omaduste täiendamisega, sealhulgas lisandite otseprotsessi lisamisega. See võimaldab vähendada täiendavate töötluste energiakulu ja muuta protsessi jätkusuutlikumaks.
Ratso rõhutas, et protsessi süsinikujalajälg sõltub kõige rohkem kasutatavast energiast ning on võimalik jõuda negatiivse CO2 bilansini, kui kasutada taastuvenergiat või tuumaenergiat. Uuringud jätkuvad nii protsessi tõhususe parandamiseks kui ka süsinikumaterjalide kvaliteedi tõstmiseks, et neid saaks kasutada tööstuslikes rakendustes.
SOURCES tippkeskuse assotsieerunud partnerasutuse, Eesti geoloogiateenistuse juht Sirli Sipp Kulli tõi esile Eesti geoloogilise uurimistöö olulisuse ja väljakutsed. Tema sõnul on geoloogiateenistuse eesmärk pakkuda teaduspõhiseid andmeid ja lahendusi, kuid protsessid võtavad aega ning sageli on keeruline ühiskonnas fosforiiditeema ümber kujunenud emotsionaalsetele hoiakutele vastata.
"Kui alustasime uuesti fosforiidiuuringutega, ei saanud me isegi taotluses seda sõna kasutada – pidime ütlema oobolusliivakivi. Nüüd on olukord muutunud ja protsessid on kiirenenud," tõdes ta.
Eesti geoloogiateenistus, mis loodi 2018. aastal, on üks maailma noorimaid omataolisi asutusi. Seitse aastat tegutsenud organisatsioon on kasvanud 40 töötajalt 67-ni ning tegelenud nii maavarade kui ka keskkonnamõjude hindamisega. Fosforiidiuuringud, mis varem olid poliitiliselt tundlikud, on saanud teaduspõhise lähenemise toel laiemat toetust.
"Kui alguses oli Eestis uuringute toetajaid alla 30%, siis nüüdseks on see tõusnud 67%-ni," märkis Sipp Kulli. Samas tunnistas ta, et vastuseis pole kadunud ja teadlased on pidanud taluma ka isiklikke rünnakuid.
Geoloogiateenistuse järgmised sammud hõlmavad fosforiidiproovide analüüsi ning keskkonnasäästlike kaevandamismeetodite väljatöötamist. "Tahame, et tulevased arutelud põhineksid faktidel, mitte emotsioonidel," rõhutas Sipp Kulli.
Fosforiidi kõrval tegeleb geoloogiateenistus ka teiste kriitiliste toorainete uurimisega ning teeb koostööd nii Eesti kui rahvusvaheliste teadusasutustega, et tagada riigi majanduslik ja keskkonnaalane jätkusuutlikkus.
SOURCES konsortsiumi nõukogu liige ning Kopenhaageni ülikooli professor Maj Munch Andersen tutvustas oma uurimistööd, kus otsib võimalusi toidutööstuse kõrvalsaaduste väärindamiseks Keenias. Uuring keskendub ringmajanduse põhimõtetele, püüdes muuta toidujäätmed uuesti ressursiks, näiteks toiduks, toidulisanditeks või biopõhisteks materjalideks.
Projekt on rahastatud 1,6 miljoni euroga ja selle eesmärk on töötada koos kohalike ettevõtetega, et muuta nende tootmisprotsessid keskkonnasõbralikumaks. Professor Andersen rõhutas, et Keenias on jäätmekäitlus sageli kontrollimatu ja seda juhivad tihti kartellid. Projektis uuritakse innovaatilise seadme rakendamist, mis suudab lahutada tahked ja vedelad koostisosad toidutööstuse jäätmetest, et muuta need uuteks toodeteks.
Näiteks on projektis keskendutud kohviubade töötlemise kõrvalsaadustele ja mangode koortele, et leida neile uusi kasutusvõimalusi. Andersen rõhutas, et sellised projektid pakuvad suurt potentsiaali, kuna need aitavad vähendada jäätmeid ja luua uusi majanduslikke võimalusi.
Projekt on osa laiemast algatusest, mis uurib, kuidas arenevad riigid saaksid ringmajanduse lahendusi oma tööstusse integreerida ning vältida lääneriikide tehtud vigu.
Kokkuvõtvalt said konverentsile kogunenud jagada omavahel infot ressursside kasutusest ja sellega seotud prioriteetsetest suundadest, takistustest kui ka edusammudest nii Euroopa Komisjoni, Eesti riigiameti kui maailmatasemel teadustulemuste vaatest.