Mehaaniliseks ringlussevõtuks mittesobivate pakendite ümbertöötlemine on tänapäeval üks teravamaid keskkonnaprobleeme. Erialakeeles nimetatakse neid komposiitmaterjalideks ning igapäevasteks näideteks on kommipaberid, kohupiimatoodete pakendid või mahlapakid.

Selliste pakendite materjal koosneb tavaliselt mitmest erinevast kihist, sealhulgas omavahel kokku liimitud või sulatatud plastikust, fooliumist ja paberist. Need kihid tagavad pakendi tugevuse, säilivusaja pikendamise, kaitse väliste tegurite eest ja tiheduse. Paraku raskendab selline pakendimaterjali kihiline koostis nende ringlussevõttu.

Ka tuulegeneraatorite labad on komposiitmaterjal ning nende utiliseerimine on täna tõsine väljakutse. Tuulikute labad on valmistatud tugevdatud komposiitmaterjalidest nagu polümeervaigud, mis on tugevdatud klaaskiudude või süsinikkiududega. Antud materjalid tagavad tugevuse ja vastupidavuse, mis muudab labade konstruktsioonid ideaalseks kasutamisel ekstreemsetes ilmastikutingimustes. Samal põhjusel on tuulikute labade ümbertöötlemine taaskasutuseks äärmiselt keeruline.

Komposiitmaterjalide ümbertöötlemise teeb keeruliseks asjaolu, et igal kihil on erinevad füüsikalis-keemilised omadused. Seetõttu nõuab nende kihtide eraldamine keerulisi tehnoloogiaid, mis on kulukad. Kuigi teoreetiliselt on selline töötlemine võimalik, toimub praktikas vaid väike osa selliste jäätmete ringlussevõtust. Põhjuseks on piiratud taristu ja keerukas tehnoloogia, mis muudab ringlusse võtmise enamiku ettevõtete jaoks majanduslikult ebaotstarbekaks.

Tuuleparkide arvu suurenemise ja komposiitmaterjalide laialdasema kasutamisega erinevates tööstusharudes muutub nende utiliseerimise probleem üha ulatuslikumaks. Tuulegeneraatorite eluiga on tavaliselt 20-25 aastat ning kasutusest eemaldatavate labade hulk kasvab pidevalt ja märkimisväärselt. Eeldatavasti läheb eelseisvatel aastakümnetel kõrvaldamisele kümneid tuhandeid labasid. Pärast eluea lõppu satuvad need reeglina prügimäele, võttes seal palju ruumi ning tekitades pikaajalisi keskkonnariske. Tuulikute labad ei lagune keskkonnas lõplikult ka sajandite jooksul.

Lahenduseks kaheastmeline pürolüüsimeetod vesiniku tootmiseks

Tallinna Tehnikaülikooli Virumaa kolledži kütuste tehnoloogia teadus- ja katselaboris on välja töötatud kaheastmeline pürolüüsimeetod. See võimaldab lahendada komposiitmaterjalide, pakendite ja erinevate biojäätmete ringlussevõtmise ees seisvad takistused.

Kaheastmelises pürolüüsis toimub jäätmete termotöötlus, mis võimaldab saada kõrge vesinikusisaldusega sünteesgaasi. Erinevalt klassikalisest pürolüüsist või gaasistamisest on selle meetodi protsess keerulisem. Meetod hõlmab kahte kuumutamise ja lähteaine lagunemise etappi, mis muudavad protsessi efektiivseks erinevate jäätmeliikide töötlemisel.

Kaheastmelise pürolüüsi peamine eelis võrreldes klassikalise gaasistamisega on õhu puudumine protsessis. See hoiab ära soovimatud kõrvalreaktsioonid, nagu oksüdatsioon ning minimeerib süsinikmonooksiidi (CO) ja süsihappegaasi (CO₂) sisaldust sünteesgaasis. See on eriti oluline puhtama, kõrge vesinikusisaldusega gaasi tootmiseks. Tekkinud gaasi saab kasutada energeetilistel ja tööstuslikel eesmärkidel, sealhulgas elektritootmises. 

Energeetikas annab vesinikusisaldusega gaasist kütuseelementide abil elektri tootmine kõrge efektiivsuse. Kuna sellises tootmises praktiliselt kahjulikke heitmeid ei eraldu, on see eriti aktuaalne puhastele tehnoloogiatele üleminekul ja fossiilkütustest sõltuvuse vähendamisel. Lisaks on vesinik väärtuslik tooraine keemiatööstuses, kus seda kasutatakse näiteks ammoniaagi, metanooli ja väetiste tootmises. 

Kasuliku mudeli tunnistus julgustab uuringuid jätkama

Kütuste tehnoloogia teadus- ja katselaboris läbi viidud uuringud on näidanud, et ühe tonni pakendi- ja komposiitmaterjalide jäätmete segu töötlemisel on võimalik saada umbes 1200 m³ sünteesgaasi, millest 800 m³ on vesinik. Sama koguse tuulegeneraatorite labade töötlemisel saab umbes 350 m³ sünteesgaasi, millest 250 m³ on vesinik. Pakenditega võrreldes madalam sünteesgaasi kogus on tingitud labade koostisest (klaas- ja süsinikkiud ei lagune kuumutamisel).

Edasine uurimistöö keskendub kaheastmelise pürolüüsi tahke jäägi kasutusvõimaluste uurimisele näiteks filtrite või kütuseelementide tootmisel. Järelejäänud klaaskiudu on võimalik lisada näiteks betoonisegudesse, et parandada betooni kvaliteeti ja vähendada teiste täiteainete või armeerivate materjalide tarbimist betoonis. 

Välja töötatud meetodile sünteesgaasi saamiseks tahke soojuskandjaga orgaaniliste toorainete pürolüüsis andis Patendiamet tänavu oktoobris kasuliku mudeli tunnistuse.

Uuringuid keemilise ringlussevõtu protsessi arendamiseks mehaaniliseks ringlussevõtuks mittesobivatele jäätmetele rahastavad Eesti ja Euroopa Liit toetusmeetmest „Ida-Viru ettevõtluse teadmusmahukuse suurendamise toetus: teadusvõimekuse pakkumise arendamine Ida-Virumaal TA-võrgustiku loomiseks“.