Hiljuti kaitsti Tallinna Tehnikaülikooli Virumaa kolledži seinte vahel doktoritöö „Eesti põlevkivi ja polümeerjäätmete koospürolüüs“. Teadustöö autor Olga Pihl uuris üht potentsiaalset Ida-Virumaa tööstuse arengusuunda ja jõudis järeldusele, et piirkonna tööstuspotentsiaali on võimalik uudsel moel ära kasutada.

Olga Pihl, doktoritöö autor

Eesti põlevkivisektor seisab uue ajastu lävel: keskkonnaprobleeme tekitanud energiatööstusest saab neid lahendav keemiatööstus. Võtmeroll selle sihi saavutamisel on Eesti Energia pürolüüsitehastel, mis lisaks põlevkivile suudavad kõrgel temperatuuril õli välja kuumutada ka erinevatest plastijäätmetest. See võimaldab ümber töödelda sadu tuhaneid tonne muul moel taaskasutamatuid ja keskkonnale kahjulikke jäätmeid, mis muid ladestataks või põletataks.

Eesti Energia eesmärk on pürolüüsil tekkivad vedeltooted väärindada keemiatoodeteks, millest omakorda saab valmistada uued plasttooted. Piltlikult öeldes saab ketšupipudelist uus ketšupipudel. Olga rääkis, kuidas aastatepikkune uurimustöö plastide ümbertöötlemise kohta edenes ja milliste järeldusteni ta jõudis.

Orgaaniliste ühendite pürolüüsi ehk termilist lagundamist hapniku puudumisel on Eestis vedelkütuste tootmiseks kasutatud ligi sajand. Protsess ise on usaldusväärne, end praktikas juba ammu tõestanud. Nüüdisaegne maailm pakub uusi väljakutseid, millest üks on vajadus ratsionaalsema ressursside haldamise järele. Polümeersed jäätmed (ehk vana plast ja kasutatud rehvid) sisaldavad energiapotentsiaali, mida tavapärasel utiliseerimisel ei kasutata. Idee kasutada polümeerjäätmeid mitmesuguste tööstusharude toorainena pole uus.

Plasti taaskasutamine ei ole samuti uus. Kuid põlevkiviga ühise pürolüüsi teemal on vähe avaldatud uurimusi, mida saaks praktikas rakendada. Samas põlevkivi ja plastjäätmete ühisest pürolüüsist mitte ainult räägitakse, vaid see suund on kirjas ka Eesti Energia Ida-Virumaa tootmise arengustrateegias. See asjaolu oli inspireeriv, kuid uurimistöö ei ole seotud ühegi konkreetse ettevõtte või projekti eesmärkidega. Esialgu uurisin üldiselt kuue erineva maardla põlevkivi ja plastjäätmete ühispürolüüsi iseärasusi. Geograafiliselt vaadeldi üsna laia ala – käsitleti Eesti, Maroko, Iisraeli, Iraani, Egiptuse ja Mongoolia kilta.

Töö fookust oli vaja kitsendada ja detailidesse süveneda. Seetõttu keskendusin Eesti põlevkivile, et valmistada ette teoreetiline ja praktiline baas koospürolüüsiks, kasutades meie põlevkivi.

Põlevkivi sisaldab väävlit, plasti mitte, kuid pürolüüsi käigus põlevkivile plasti lisamisel aditiivsuspõhimõte ei toimi, väävlisisaldus vähenes tekkivas vedelas tootes rohkem, kui võis eeldada. (Aditiivsus on väärtuste omadus, mis seisneb selles, et kogu objektile vastava koguse väärtus on võrdne selle osadele vastavate suuruste väärtuste summaga: 3 = 1 + 1 + 1). Saadud toote kvaliteedi seisukohalt on väävli vähenemine positiivne. Samas tõusis aga väävlisisaldus poolkoksis. Kui töö järeldus lühidalt sõnastada, siis on see järgmine: polümeerjäätmete lisamine parandab saadud vedelate toodete kvaliteeti, väävlisisaldus väheneb, väävel jaotub toodete vahel mõnevõrra teistmoodi kui ainult põlevkivi pürolüüsil.

50% põlevkivi asendamisel plastide seguga saadav õli aga toatemperatuuril ei voola. Põlevkivi- ja polümeerjäätmete ühisel pürolüüsil toodetud õli saab kasutada toorainena uute toodete valmistamisel. Aga see on väga lühike sõnastus, järeldusi on palju rohkem ja juba praegu, mõeldes tulemustele, võin öelda, et neid oleks võinud rohkemgi teha. Seetõttu võivad need, keda huvitab põlevkivi polümeerjäätmetega koostöötlemise teema, minu uurimistöö tulemusi ja järeldusi lähemalt vaadata ning võib-olla isegi mingite oma järeldusteni jõuda.

Järkjärguline üleminek fossiilkütustelt teistele süsivesinike allikatele aitab Eestil oluliselt vähendada CO2 heitkoguseid ja polümeerjäätmete kasutamine aitab liikuda ringmajanduslikul trajektooril.

Olemasolev tehnoloogia võimaldab seda ja väljavaated on tõesti head. Kui seda suunda täiendavalt uurida ka keskkonnamõjude seisukohalt, mida minu töö ette ei näinud, ning lahendada vajaliku koguse tooraine – polümeerjäätmete – tarnimise ja logistika küsimus, siis võib ühine pürolüüs täiesti kindlalt Ida-Virumaa tööstuse edasiseks arengusuunaks saada.

Abi oli pere toetusest, head kolleegid aitasid nii nõuannetega kui moraalselt. Raske oli kõike kõrgel tasemel kokku sobitada, nii põhitööd (Olga juhib TalTechi Põlevkivi Kompetentsikeskuse laborit) kui ka uurimistööd ja analüüsi. Aga ma olen tõesti väga tänulik oma kolleegidele, perekonnale, juhendajale, oponentidele ja ilmselt ka universumile – kõik õnnestus nii, et sain tegeleda mulle huvitava teemaga, uurida, andmeid võrrelda, teha vahejäreldusi, uuesti andmeid võrrelda ja minna edasi.

Co-pyrolysis of Estonian Oil Shale with Polymer WastesEesti põlevkivi ja polümeerjäätmete koospürolüüs

Oponendid: Professor Eric Suuberg Browni ülikoolist (USA)PhD Indrek Aarna, Viru Keemia Grupi arendusosakonna juhataja

Teaduslikud juhendajad: TalTech Virumaa kolledži professor Allan Niidu, TalTech emeriitprofessor Andres Siirde

Koospürolüüsi uuringud on tunnistatud Tallinna Tehnikaülikooli 2021. aasta parimaks arendustööks.

Juurdepääs tööle: TalTechi digiraamatukogu