Üks tont käib ringi mööda Eestit – kui 19. sajandi habemikest filosoofide mõtet veidi ümber sõnastada. Põxit peaks justnagu tähendama seda, et paarikümne aasta pärast saavad keskordoviitsiumi trilobiidid, sammalloomad ja vetikajäänused rahulikult paekivikihtide vahel lasuda. Tallinna Tehnikaülikoolis on küpsemas palju tõsisemad kavatsused.
Põlevkivi on maavara, millest saab hoopis kallemaid tooteid kui õli, mida praegu põlevkivikeemiaga seostatakse. Praegu on põlevkiviõli tootmine Eestis üha kasvanud. Üle-eelmisel aastal tootsid kolm õlitööstust – VKG, Eesti Energia ja Kiviõli Keemiatööstus – kokku üle miljoni tonni õli.
Samuti tegeldakse taas peenkeemiatoodetega ühes keemiatööstuses, Viru Keemia Grupis. Põlevkivikeemia praeguse seisu võtab kokku Põlevkivi Kompetentsikeskuse koostatud „Põlevkivi aastaraamat 2017“: „Põlevkivikeemia jaguneb kaheks: põlevkivikemikaalid (alküülresortsiinide fraktsioonid) ja peenkeemia. Esimesed leiavad laialdast kasutamist näiteks kummi- ja vineeritööstuses ning valuvormide valmistamisel. Põlevkivifenoolide fraktsioone kasutatakse liimvaikudena vineeri- ja naftatööstuses. Eestis toodetud fenoolidest valmistatakse suure kulumiskindlusega rehve ning Lexuse ja Toyota autoosi. Peenkeemia hõlmab aga kõrge puhtusastmega tooteid, mida kasutab kosmeetika-, parfümeeria- ja elektroonikatööstus. Peenkeemiast valmistatakse mitmesuguseid ravimeid ja juuksevärve. Eestis toodetud kemikaale võib leida muuhulgas Keune’i, Esteli ja Schwarzkopfi juuksevärvides. Samuti kasutatakse neid LCD-monitoride vedelkristallide valmistamiseks.“
See kõlab kenasti, aga peenkeemiatoodete müügitulu on alla miljoni euro aastas. See on ehk paar protsenti õli müügitulust. Ja nende toodete saamiseks tuleb jätkata põlevkiviõli tootmist. Kui Põxit tõeks saab, pole neid aineid enam võimalik toota.
Kerogeeni kasutusvõimalused
Tallinna Tehnikaülikooli tööstuskeemia laboratooriumis käsitletakse põlevkivi hoopis teistsugusest vaatenurgast kui senini. Põlevkivi koosneb mineraalosast ja kerogeenist. Kerogeen on süsinikku, vesinikku ja hapnikku sisaldav orgaaniline ühend. Just see ühend põleb elektrijaamade kolletes ja muutub õligeneraatorites gaasiks ning põlevkiviõliks. Kerogeeni kasutamine keemiatööstuses on keeruline seetõttu, et aine ei lahustu ei vees aga orgaanilistes lahustites. Akadeemik, Tallinna Tehnikaülikooli professor Margus Lopp, on kerogeeni uurinud aastaid. 2016. aasta aprillis avati Tallinna Tehnikaülikoolis tööstuskeemia labor, mis uurib kerogeeni töötlemise tänapäevaseid võimalusi. „Praegu saab põlevkivist hästi teha ühte asja – see on õli. Meil on maailma parim põlevkiviõli tootmise tehnoloogia. Kõige moodsamad on Eesti Energia seadmed, aga ka VKG on oma tehnoloogiat tohutult arendanud. Ma olen vaimustuses sellest, mis on lühikese ajaga ära tehtud,“ rääkis akadeemik.
Eesti kukersiitpõlevkivi on umbes 450 miljonit aastat vana. Kivimi moodustumise ajal jõudsid bakterid nahka pista kõik söödava, mis ordoviitsiumi ajastu meremudas leidus. Seega ei ole erilist mõtet kerogeeni töötlemiseks kasutada biotehnoloogiat. Mis saab siis, kui põlevkivist eraldada kerogeen ja töödelda seda teistmoodi – mitte kõrgel temperatuuril, nagu praegu utteseadmetes, vaid madalamal temperatuuril tugevate oksüdeerijate keskkonnas? Seda uuriti nõukogudeaegses Teaduste Akadeemia Keemia Instituudis juba eelmise sajandi viimasel veerandil. Tallinna Tehnikaülikooli tööstuskeemia labor jätkab nüüd seda suunda. „Meil on tohutud teadmised põlevkivist. Nii palju infot, nagu on põlevkivist saadud Tallinna Tehnikaülikoolis ja omaaegsetes Keemia Instituudis ja Põlevkivi Instituudis, pole kusagil maailmas,“ kinnitas Lopp.
Keemiatööstuse tooraine
Akadeemik Lopp on aastaid uurinud bioaktiivseid ühendeid, huvi põlevkivi kui keemiatööstuse tooraine vastu on tal tekkinud viimase kümnekonna aasta jooksul. „Loomulikult, õli on ja õli jääb, niikaua kuni seda lubatakse toota, tasub seda ka toota. Akadeemik Agu Aarna ühest raamatust leidsin vihje, et otse põlevkivist, ilma vahepeal õli tootmata, on võimalik sünteesida dikarboksüülhappeid. Need on polüuretaanide ja paljude teiste tööstuskemikaalide lähteained,“ selgitas Lopp. See omakorda tähendab, et otse põlevkivist on võimalik jõuda keemiatööstuse põhireaktiivideni. „Kuue süsinikuga dikarboksüülhappest, heksaandihappest, on võimalik toota nailonit. Praegu saadakse neid happeid naftast ja seegi protsess on väga keeruline,“ rääkis Lopp.
Kerogeeni oksüdeerimine oli ja on praegugi põlevkivi uurimise üks põhilisi meetodeid. „Juba Kogermani aegadel lõhuti oksüdeerijatega kerogeeni molekul juppideks ja saadi dikarboksüülhappeid ja teisi aineid, aga eelkõige infot kerogeeni ehitusest,“ ütles akadeemik. Paul Kogermann oli Eesti põlevkivikeemia alusepanija, kes hakkas põlevkivikerogeeni uurima juba ülikoolis, aga 1925. aastal asutas Tartu Ülikooli juurde õlikivide laboratooriumi.
Tööstuskeemia labori eesmärk on saada põlevkivist kätte võimalikult palju dikarboksüülhappeid. See on tooraine, mida võib müüa maailmas kuhu iganes, aga millest võib ka Eestis midagi toota, olgu selleks siis nailon või ehitusvahud. Eestis tootmise eelis on töökohad ja kõrgema lisandväärtusega toote eksport.
Eelmise sajandi viimasel veerandil tegeles Aleksandra Fomina töögrupp kerogeeni uurimisega. Teadlased suutsid laboris viia dihapete saagise 50 protsendini ja leiutada üsna korraliku tehnoloogia, kuidas erinevaid dikarboksüülhappeid saada. See tehnoloogia jõudis laborist ka Keemia Instituudi katsetehasesse. „Katsetused lõppesid Eesti taasiseseisvumisega. Kerogeeni oksüdeerimise tehnoloogia töötati välja ka tollases Leningradi Lensoveti Instituudis. Ka venelased ehitasid katseseadme, kuid projekteerimisvigade ja võib-olla ka põhimõtteliste möödalaskmiste tõttu see tööle ei hakanud,“ meenutas Lopp. Seega peatus kerogeeni uurimine veerand sajandit tagasi nii Eestis kui ka Venemaal. Kerogeeniga aga tasub tegelda, dikarboksüülhapped on umbes kümme korda kallimad kui põlevkiviõli. „Kui me ka 30–40 protsenti nendest tööstuslikes tingimustes kätte saaksime, oleks see kordades kasulikum kui õli utmine,“ kinnitas Lopp.
Dikarboksüülhapete tootmine lahendab ka keskkonnaprobleeme. „Ei teki hirmsat haisu, fenoolide lõhna. Ka lahustuvaid fenoole ei teki ning väheneks süsinikdioksiidi hulk, mida tootmise käigus õhku paisatakse,“ ütles akadeemik.
Kõrgem lisandväärtus
Tööstuskeemia labori üks projekt ongi dikarboksüülhapete uurimine, aga tehakse kõiki tööstusele vajalikke tellimustöid. „Oleme kahe aasta jooksul võrrelnud erinevaid tehnoloogiaid ja suutnud teha rohkem tööd kui meie eelkäijad 15–20 aastaga. Ajad on muutunud, laboritehnika on tänapäevane ja me näeme ning suudame tunduvalt rohkem. Aga nad tegid head tööd,“ iseloomustas Lopp oma labori tegevust. Lopp valmistab ette nutika spetsialiseerumise projekti, mille eesmärk on välja selgitada, kas otse põlevkivist on mõttekas dikarboksüülhappeid toota. Vastus tuleb saada oktoobris, kui projekt lõpeb. „Kui on mõttekas, tahame kohe üle minna tootearendusele. Tuleb hakata püstitama katseseadmeid, et saada vastus järgmisele küsimusele – kui jah, siis kuidas täpselt,“ kinnitas ta.
Põlevkivist on igal juhul mõistlik toota võimalikult kalleid produkte, kui selleks tehnoloogia olemas on. Põletamine ja õli tootmine peab asenduma kõrgtehnoloogilise täppiskeemiaga. „Meie tehnoloogilise platvormi üks alustalasid on rohelise keemia printsiibid. Rakendame siin kõige edumeelsemaid tehnoloogilisi lähtepunkte.
Kindlasti ei vaja Eesti põlevkiviga seotud reostusi või keskkonnaalaseid kataklüsme. See on meie projekti kõige olulisem ja peamine lähtekoht. Kui kohe eos võtta see lähtepunkt, on võimalik kogu protsess üles ehitada tarkade valikute abil,“ on akadeemik Lopp kaks aastat tagasi, kui labor oli just tööle hakanud, rääkinud ERR-i portaalile Novaator.
Keemiatööstuse arendamine tähendab kõigepealt võimalike jäätmetega tegelemist.
Ka praegu räägib Margus Lopp sellest, et keskkonnaprobleemid tuleb dikarboksüülhapete tootmisel minimeerida. „Lõhnaprobleemi lahendab juba toodang – õli kirbe aroom asendub õrna puuviljalõhnaga,” kinnitas akadeemik.
Kui tööstuslik tehnoloogia on välja töötatud, võib dikarboksüülhapete tehas tööle hakata järgmise kümnendi lõpus. Tänapäeva keemiatööstuse arendamine tähendab aga kõigepealt võimalike jäätmetega tegelemist. Peab täpselt teadma, missugused jäätmed tekivad, kui palju ning kui suurt osa neist on võimalik taaskasutada. „Ükskõik, milline see tehnoloogia ka poleks, peab see olema roheline,“ kinnitas Lopp.
Ka rahal on tähtis osa. „Kui ikka selgub, et tootmine ei tule ots-otsaga kokku või on kasum liiga väike, ei ole ju mõtet ühtegi tootmist püsti panna,“ ütles Lopp. Põlevkiviõli tootmine on praegu ikkagi lihtsam kui peenkeemia toodete saamine põlevkivist. Aga põlevkivi on maavara, mida tuleb kasutada. Veel üks tsitaat üle-eelmisel aastal akadeemiku poolt Novaatorile antud intervjuust: „Kui ühel riigil on maavarad, siis varaks muutuvad nad alles siis, kui nad varaks muudetakse, kui nad vedelevad lihtsalt maapõues, siis nad varad ei ole, neil pole väärtust, nad on lihtsalt mingid kivid, mingi väärtusetu ollus. Kasutamata maavara pole vara, vaid ikka ainult siis, kui teame, kuidas kasutada ja oskame kasutada, suudame maandada tekkivad riskid, alles siis saab sellest ühiskonnale kasulik vara.“
