Kui kogu maailm liigub puhtamate energiaallikate suunas, on samas jätkuvalt oluline ka energiajulgeoleku tagamine. TalTechi värske doktori Mais Hanna Suleiman Baqaini sõnul võimaldaks süsiniku kogumine Eestis põlguse alla sattunud põlevkivi jätkuvalt kasutada, kui samal ajal minimeerida negatiivset keskkonnamõju ning tasakaalustada energiavajadust ja säästlikkuse eesmärke.

Uuring oli täis eksperimente

Kuidas seda teha? Baqaini doktoritöö näitab hapnikus põletamise (ingl oxyfuel) tehnoloogia kui süsiniku püüdmise protsessi potentsiaali konkurentsivõimelise tehnoloogia arendamisel, mis võimaldaks vähendada põlevkivitööstusest tulenevat õhku paisatavat CO₂ heidet kuni 90%. „Selle järelduseni jõudsime põhjaliku katseuuringuga, kus kasutati 60 kWs pilootseadet põlevkivikütusega,“ nendib Baqain. Näiteks tehti uuringu käigus esimesed eksperimentaalsed katsed põlevkivi ja poolkoksiga tsirkuleerivas keevkihis töötavas pilootseadmes, katsetades selleks erinevaid põlemisrežiime erinevatel hapniku ja CO2 vahekordadel.

Autori sõnul paistabki nimetatud uuring silma oma detailse eksperimentaalsusega, lisaks pakutakse selle tulemusel esmakordselt tehnilist võrdlusmudelit hapnikus põletamise-tehnoloogia rakendamiseks põlevkivielektrijaamades.

Paraneks Eesti tööstuse maine

Selge on Baqaini sõnul see, et hapnikus põletamise tehnoloogia (kui ühe võimaliku süsiniku püüdmise tehnoloogia arendamine) pakub põlevkivitööstusele suuri võimalusi süsinikujalajälje vähendamiseks. „Lisaks võimaldab CCUS (mille lühend tuleb ingliskeelsest „carbon capture utilization and storage“) Eestil lisaks süsiniku eemaldamise ja negatiivsete heitmete „kriitilise aluse“ loomisele hinnata ka vastupidavat, mitmekülgset ja täiendavat energiasüsteemi.

TalTechis uuritud ja Baqaini poolt pakutud viisil süsiniku püüdmine võimaldaks Eesti põlevkivitööstusel olla suunanäitajaks teistele süsinikuintensiivsetele tööstustele ja muidugi aitaks vältida trahve ning võimalikke sulgemisi. „Teada on, et põlevkivitööstus seisab silmitsi suure keskkonnakontrolliga. Süsiniku püüdmise tehnoloogiate rakendamine aga kinnitaks Eesti pühendumust jätkusuutlikkuse ja keskkonnahoidlikkuse suurendamisele ning parandaks ühtlasi tööstuse mainet."

Põlevkivist on suuremaid „patuseid“ 

On veel üks positiivne aspekt, mida Baqain soovib rõhutada. Nimelt ei piirdu süsiniku püüdmise tehnoloogiate rakendamine sugugi ainult fossiilkütuste põletamisega, sest teadupärast mõjutavad globaalselt süsinikujalajälge veelgi enam tsemendi-, lubja-, raua- ja terasetööstus. „Just need sektorid annavad olulise panuse CO₂ heitmetesse, mille vähendamine on keeruline ülesanne,“ tõdeb Baqain, kelle hinnangul aitaks süsiniku kogumise tehnoloogiate arendamine ja rakendamine edendada innovatsiooni paljudes erinevates tööstusharudes. 

Doktoritöö „Oxyfuel tehnoloogia rakendamine põlevkivi CFB põletamisele“ koosneb kolmest suuremast osast. Esiteks hinnati hapnikus põletamise tehnoloogia rakendamise elujõulisust põlevkivitööstuse elektrijaamades. Uuring käsitles põlevkivi ühilduvust nimetatud tehnoloogiaga, hindas tulemust väga kõrge hapnikusisaldusega (O₂%) sisendõhus koos suitsugaasi retsirkuleerimisega, analüüsiti tahkekütuse põlemist ja tuha moodustumist, hinnati heitmeid ja suitsugaasi CO₂ sisalduse puhtust ning uuriti lämmastikoksiidi tekke protsessi mehhanisme.

Puhtam alternatiiv elektritootmisele

„Need tulemused aitavad mõista hapnikus põletamise tehnoloogia tehnilist teostatavust ja võimalikke takistusi põlevkivist elektritootmise puhul,“ selgitab Baqain. Uuring võib anda olulise panuse hapnikus põletamise tehnoloogia laiemaks kasutuselevõtuks puhtama alternatiivina elektritootmisele ka teistes piirkondades, millel on sarnased energiaressursid.

Teiseks suureks teemaks oli hapnikus põletamise tehnoloogia rakendamine põlevkiviõlitööstuses. Uuringus käsitleti selle kasutamist poolkoksiga, mis on väga madala kütteväärtusega kahjulik orgaaniline jääde. Tulemused suurendasid arusaama selle rakendatavusest laiemale tahkete jäätmete valikule ning pakkusid väärtuslikku teavet hapnikus põletamise põlemisprotsessi potentsiaalsele integreerimisele põlevkiviõlitööstuses.

Kolmandas osas oli autori sõnul vaatluse all põlevkivi osaline asendamine biomassiga hapnikus põletamise tehnoloogias. Uuringus hinnati biomassi või bioloogiliste jäätmete kombineerimise võimalusi põlevkiviga, et selgitada välja tehniline potentsiaal negatiivsete CO₂-heitmete saavutamiseks. Selle eesmärk on aidata kaasa jätkusuutlike energiapraktikate edendamisele põlevkivitööstuses.

Sõda Ukrainas tekitas enneolematu olukorra

Kokkuvõttes rõhutab Baqain, et paraku tekitas sõda Ukrainas Euroopa energiaturul enneolematu olukorra, mis paneb riike varasemast enam keskenduma energiatootmise turvalisusele ja sõltumatusele. „Just seetõttu peaks riigid ennekõike kohalikke ressursse kasutama. Ja selle asemel, et välistada või keelustada teatud kasvuhoonegaase tekitavaid allikaid, peaksime energiaturgu ja tootmist ühendama ning tegema otsuse elu tsükli hindamise (LCA) põhjal, mitte heitkoguste alusel. Maailm saab ka fossiilkütuseid kasutades liikuda süsinikuneutraalsuse suunas ja tagada energiasõltumatuse piirkondades, kus alternatiivsed rohelised energiaallikad on piiratud."