Miks see vajalik oli? 1927. aastal Briti firma Patterson & Co poolt Ülemiste järve äärde ehitatud veejaam andis linnale 24 000 m3/ööp klooritud ja filtritud joogivett. Pärast mitmeid rekonstrueerimisi 60ndatel aastatel suurenes tööstuse kasvavate vajaduste tõttu jaama tootlikkus peaaegu kuni 170 000 m3/ööp. Kahjuks ei teadnud 1927. aastal ega ka veel 60ndatel maailmas keegi midagi orgaanikarikka toorvee kloorimise ohtlikest, kantserogeensetest kloororgaanilistest kõrvalproduktidest trihalometaanidest (THM): kloroform, bromoform, dibromoklorometaan, diklorobromometaan. Nimetatud ühendid avastati peaaegu üheaegselt kromatograafilise analüüsiga Rootsis ja USA-s alles 1974. aastal. USA-s on nüüd toorvee kloorimine lausa seadusega keelatud. Hilisemad analüüsid Tallinna veepuhastusjaamas näitasid, et järvevee eelkloorimine tekitas joogivees sageli 400–500 mg/l THM-i, mis ületas piirnormi (100 mg/l) 4–5 korda.

Küll aga teadsime meie TPI keemiatööstuse protsesside ja aparaatide kateedris juba tollal, et Lääne-Euroopas (eriti Prantsusmaal, Saksamaal, Šveitsis, Hollandis jm) kasutatakse joogivee tootmisel alates 20. sajandi algusest kloorist palju tervislikumat ja tugevamat oksüdeerijat – osooni, mis THM-i ei tekita, parandab tunduvalt joogivee värvust, maitset ja lõhna ning vähendab orgaaniliste ainete sisaldust.

Osooni (O3) kui tundmatu teravalõhnalise gaasi avastas 1785. aastal juhuslikult hollandi keemik Martin von Marum, juhtides elektrivoolu läbi hapniku. Osooniks (ozo on kreeka keeles „lõhnav“) hakkas seda gaasi esimesena kutsuma Bernis töötanud saksa keemik Christian Schönbein. Osoonist tugevamad oksüdeerijad on ainult atomaarne hapnik (O) ja hüdroksüülradikaal (oOH).

Esimesed tööstuslikud joogivee osoonimise jaamad ehitati 1896. aastal Saksamaal Wiesbadenis ja Paderbornis. Neile järgnesid veejaamad Prantsusmaal, Hollandis jm. Vähem tuntud on fakt, et Peterburis lasti 1. jaanuaril 1911. aastal käiku tolle aja maailma suurim ja moodsaim (!) osooniga töötav veepuhastusjaam, mis tootis 50 000 m3/ööp joogivett Neeva jõe veest. Kahjuks hävis jaam täielikult revolutsioonile järgnenud kodusõja käigus ning seda enam ei taastatud, vaid mindi üle kloori kasutamisele, mis oli sel ajal odav ja hästi kättesaadav.

Meile Tehnikaülikoolis selgus varsti, et info osooni kasutamise eelistest veepuhastuses oli jõudnud ka ENSV Kohaliku Majanduse Ministeeriumi ning vastastikune huvi osooni vastu realiseerus 1960. aastal lepingulise uurimistööna nr 141/60, mille lõpparuanne moodustas peaaegu 300-leheküljelise köite. Uurimistöö juhendajaks ja vastutavaks täitjaks sai TPI keemiatööstuse protsesside ja aparaatide kateedri juhataja prof Enno Siirde. Moodustati uurimisgrupp koosseisus dotsent Maie Raukas, insenerid Johannes Sutt (Tallinna VPJ), Hilja Loorits ja Helgi Veskimäe, aspirant Rein Munter, vanemlaborant Silvi Külm, mehaanik Aksel Nigol. Laborikatsed viidi läbi orgaanilisest klaasist kolonnis, millest juhiti mullidena läbi osoonitud õhku. Mõõdeti vees lahustunud osooni ning osooni sisaldusi kolonni sisenevas ja sellest väljuvas õhus. Määrati osooni lagunemiskiirus järvevees, vee keemilise hapnikutarbe (KHTMn), värvuse, hägususe, pH jt näitajate muutumine olenevalt vette juhitud osooni doosist (mg/l). TPI Toimetistes 1965. aastal ilmunud venekeelset artiklit (autorid E. Siirde, M. Raukas), milles näidati, et vee värvuse alanemise kiirus järvevees oleneb lahustunud osooni kontsentratsioonist astmes 3/2, tsiteeriti hiljem korduvalt paljudes välismaa ajakirjades.

Allakirjutanu põhiülesandeks jäi nüüd pooltööstuslikud katsed Tallinna veepuhastusjaamas 1965.–1966. aasta suvedel. Osooni ja vee segamisseadmena kasutati siin palju efektiivsemat seadet kui üldtuntud mullkolonn – osoonitud õhu ja vee pärivooluga staatilist segurit osooni kasutusastmega kuni 95–98%. Perforeeritud vahepõhjadega kontaktaparaadi valmistas orgaanilisest klaasist meie mehaanik Aksel Nigol. Mäletan praegugi täpselt selle vertikaalse kolonni mõõte: kõrgus 0,45 m, läbimõõt 0,06 m, 4 roostevabast vahepõhja (sõela) vabapinnaga 40–50% ning aukude läbimõõduga 1–3 mm. Kolonni juhiti pumbaga ülalt mikrofiltritud toorvett kuni 15 m3/h. Varieerides õhu mahtkiirust 3–15 m3/h, sain apraadi tööle panna erineva vee ja gaasi suhtega (L/G = 1–5 m3/m3). Vee mahtkiirus (ja seega ka tema joonkiirus perforeeritud vahepõhjade avades) ning L/G suhe olid kõige olulisemad tegurid, mis määrasid nii osooni massiläbikande efektiivsuse gaasist vette kui ka aparaadi hüdraulilise takistuse ja segamisprotsessi energiakulu. Selle seguri arvutusaluste väljatöötamine ja kujundamine jäi allakirjutanu kandidaaditöö teemaks, mida kaitsesin TPI keemiateaduskonna nõukogu ees 1968. aasta juunis.

Pooltööstuslike suviste katsete rahulikku perioodi ilmestas üks veider artikkel tollases Õhtulehes 1965. aasta suvel, milles ajakirjanik teatas linnaelanikele, et Ülemiste järve ääres osoonitakse vett ja see osoon sööb varsti kõik Tallinna veetorud läbi! Autor ei vaevunud välja selgitama, et osoonitud vee hulk oli ainult 15 m3/h ning see kõik juhiti mitte linna veevõrku, vaid tagasi Ülemiste järve. Nagu hiljem selgus, oli see artikkel alles esimeseks pääsukeseks mitmel tasandil tekkivast vastuseisust osoonile ja selle kasutamisele Tallinna joogivee puhastamisel. Tollane AS Tallinna Vesi juhataja Enno Pere võttis need mured kokku üsna kujundliku avaldusega: „Osoonitud vesi hakkab torustikku jõudsa isuga krõmpsutama“ (!?). Tegelikult laguneb osoon vees ära päris kiiresti, tema poolestusaeg kraanivees on ca 20 min ning humiinainete rikkas järvevees on see tunduvalt väiksem. Eelosoon ei jõua kunagi ega tohigi jõuda joogiveetrassi.

Osooni generaatori (80 gO3/h) pooltööstuslikeks katseteks veepuhastusjaamas valmistas Tallinna Masinaehitustehas TPI elektrotehnika kateedri dotsendi Olev Tapupere jooniste järgi. Katsete tulemusena selgusid mitmed osooni suurepärased omadused: osoon lagundas mikrofiltrist läbi tulnud peened planktonirakud, oksüdeeris lahustunud orgaanilisi ja anorgaanilisi aineid, hävitas protozoa, bakterid ja viirused (sh polio) ning andis veele ilusa sinaka värvuse, värske maitse ja lõhna. Et esialgsed katsed tööstuslikes tingimustes kontaktaparaadis diameetriga 0,06 m andsid häid tulemusi, siis viisin Tallinna VPJ juhataja Johannes Suti ettepanekul, kes oli osooni kasutamise veendunud ja aktiivne pooldaja, 1966. a lõpus läbi hüdraulilised katsed juba üsna suure aparaadiga (diameeter 0,3 m, kõrgus 1,2 m, tootlikkus kuni 700 m3/h vett). Osooni ei saanud seekord kasutada, sest puudus vastava võimsusega osooni generaator.

Uurimistöö tulemuste alusel pakkusime 1968. aasta lõpus asendada Ülemiste järve eelkloorimise, mis tekitas palju kantserogeenseid kloororgaanilisi aineid, eelosoonimisega umbes samasuguste doosidega (suvel 6–8 mgO3/l, talvel 2–4 mgO3/l), mis neid ohtlikke kõrvalprodukte ei tekita. Seejuures oleks säilinud vajalik järeldesinfitseerimine klooriga (kuid väiksema doosiga (1,5 mg/l asemel 0,5–0,7 mg/l), kuna osoon on ebapüsiv ja laguneb vees kergesti.

Järgnev oli meile üsna ootamatu. Seisime koos prof Enno Siirdega järsku nagu müüri ees. Tallinnas olid osoonihirmul tekkinud tõeliselt suured silmad. Osooni pooldajad jäid arvulisse vähemusse. Vastu olid praktiliselt kõik, alates mitut masti bürokraatidest ja lõpetades isegi mõne tuntud veespetsialistiga meil ja Soomes. Ajakirjanduses ilmusid aastatel 1965–1990 mitmed artiklid (üks saadeti Tallinna linnavalitsusele anonüümsena isegi Soomest), milles väideti: „Ülemiste järve vesi pole üldse osoonitav“, „Osoon hakkab linna veetorustikku suure isuga krõmpsutama“, „Osoon on palju mürgisem ja ohtlikum reagent kui kloor“, „Vee osoonimise produktid on kõik toksilised“, „Vee osoonimine on palju kallim kui kloorimine“ jne.

Mis puudutab veespetsialiste, siis siin oli meie kõige järjekindlamaks avalikuks vastaseks tuntud hüdrogeoloog Erna Tšeban (Sepp), kelle põhiliseks vastuväiteks osooni kasutamisele oli tees, et Tallinna joogiveeks tuleks üldse kasutada teist allikat ja nimelt põhjavett. Olime pr Erna Tšebaniga põhimõtteliselt nõus, ainult et 60–80. aastatel, kui Tallinna veevajadus küündis 170 000 m3/ööp ja rohkem, ei oleks põhjavee varudest selleks mitte kuidagi piisanud.

Osoonivastaste viimaseks argumendiks jäi väide, et Ülemiste järve vee osoonimisel võib tekkida ainuke tuntud ohtlik osoonimise kõrvalprodukt – toksiline bromatioon (BrO3-). Et seda väidet kummutada, tegime kontrollkatse Teaduste Akadeemia keemia instituudis, määrasime ioonkromatograafiaga bromatiooni sisalduse, saime 2,5 mg/l (kuni 2008. a oli EL norm 25 mg/l, pärast seda 10 mg/l). Tulemus oli igati loogiline, sest järvevees on broomi väga vähe, reaalne oht saab tekkida ainult merevee osoonimisel. Seega osutus ka see hirm asjatuks.

Raske on tagantjärele arvata, mis võis olla kogu osoonihirmu põhjuseks. Kõige tõenäosemaks seletuseks on, et osooni kardeti lihtsalt kui tuntud kloori kõrval täiesti uut, tundmatut ja ohtlikku ainet, mida laboris olime seni „nuusutanud“ ainult meie.

Lasime sellel „kuumal supil“ rahulikult jahtuda ja suunasime 1990. aastast koos Soomes Lappeenranta Tehnikaülikoolis töötava prof Juha Kallasega oma uurimistöö fookuse osooni, vesinikperoksiidi ja UV-kiirguse kombinatsioonide (nn süvaoksüdatsiooniprotsesside (AOP)) uurimisele reovete puhastamiseks, mis viis 2001. aastal Eesti Teaduspreemia omistamiseni (Rein Munter, Marina Trapido, Sergei Preis, Juha Kallas). Enne seda aga õnnestus autoril end täiendada USA-s Mississippi ja Põhja-Carolina ülikoolides (1988–1989) ning kokku panna doktoritöö, millesse oli kooondatud vee ja reovee osoonimise protsessi teoreetilised alused. Töö kaitsmiseks Kiievi Kolloid- ja Veekeemia Instituudis 1991. aasta maikuus kulus 6 tundi (!), kuna auditooriumi moodustasid peale kaitsmisnõukogu liikmete 25 NSVL-i eri instituutide santehnika kateedrite juhatajat, kes kõik minu käest midagi küsisid.

1990. aastatel hakkas Tallinna osooni projekt vaatamata esialgsele tugevale vastuseisule siiski omandama konkreetsemaid piirjooni. Alguse sai see pärast välisminister Lennart Meri visiiti Prantsusmaale. Moodustati osooni komisjon, mida juhatas Rein Ratas. Komisjoni koosseisu oli au kuuluda koos Tallinna VPJ juhataja Johannes Sutiga ka nende ridade autoril. Komisjoni põhiülesandeks oli valida parima hinna ja kvaliteedi suhtega kaasaegsed osooni generaatorid (pinge 10–20 kV, sagedus 400–600 Hz) summaarsele tootlikkusele kuni 100 kgO3/h. Esimeseks pakkujaks oli itaalia firma Acca due O, kes tootis plastist generaatoreid. Viimaseid ei saanud pidada kuigi usaldusväärseks, sest osoon korrodeerib plasti üsna kiiresti. Järgmisena esitas oma pakkumise Euroopas tuntud prantsuse firma Trailigaz. 1991. aastal sõlmiski Tallinna linnapea Jaak Tamm lepingu kahe osooni generaatori ostuks (2 x 50 kgO3/h) Trailigazilt. Osoonijaama tootlikkusega 60 000 m3/ööp projekteerimine usaldati Soome-Eesti ühisfirmale PIC-EST. Hoonele pandi nurgakivi 1992. aastal, osoonimiskompleks sai lõplikult valmis ja lasti pidulikult käiku 15. novembril 1997.

Joogivee analüüsid näitasid, et kantserogeenseid kloororgaanilisi ühendeid vees enam polnud. Tallinlaste joogivee kvaliteet paranes tunduvalt ning oli loodud põhiline eeldus Tallinna joogivee vastavusse viimiseks EL Joogiveedirektiivi (EU DWD) nõuetele. Osoon andis kindla garantii paljude ohtlike lisandite vastu joogivees, nagu eluohtlikku kõhulahtisust ja palavikku tekitavad parasiidid Cryptosporidium parvum ja Giardia lamblia, bakteriaalse kopsupõletiku põhjustaja bakter Legionella pneumophila, viirused hepatiit A ja E, polio-, rota- ja Covid-19 viirus jt. Vähetähtis linnaelanike terviseohutuse seisukohalt pole ka see, et mürgiste ainete sattumisel Ülemiste järve mingi õnnetuse tõttu päästab meid just osoon kui üks tugevamaid oksüdeerijaid.