Aastal 2017 moodustati Tallinna Tehnikaülikoolis tööstuskeemia laboratoorium, mille eesmärgiks sai põlevkivialaste uurimiste elluäratamine ning edu korral uue tehnoloogia loomine põlevkivi otseseks muundamiseks kemikaalideks.
Viie aasta jooksul on selles laboris Alexela arendusfirma OÜ Kerogen ja EL-i rahastamise toel edukalt teostatud kaks projekti – Kerox I „Uus põlevkivi kerogeeni väärindamise tehnoloogiline platvorm“ (2017–2019) ja Kerox II (2020–2022). Kolmas etapp Kerox III ehk juba töötav tehas koos põlevkivi selektiivse muundamise reaktoriga peaks lähemate aastate jooksul kerkima Kiviõlisse.
Akadeemik Margus Lopi juhitud uuringute tulemusena loodi laboratoorne tehnoloogia põlevkivi otseseks muundamiseks väärtuslikeks keemiatööstuse põhireaktsiivideks. See on esimene verstapost põlevkivil põhineva peenkeemiatööstuse rajamisele Eestis. Katsete tulemusena on valminud dikarboksüülhapete tootmise laboratoorne katseseade, millel saadavad tulemused on aluseks tööstusliku katseseadme ehitamiseks. 24. mail tähistatakse arendustööde kahe olulise etapi lõppu ja lülitatakse tööle põlevkivi töötlemise laboratoorne katseseade.
Paljutõotav algus
Järgnevalt annavad kerogeenialasest uurimustööst ülevaate Kerox projektide juht, tehnikaülikooli professor Margus Lopp, Kerox projektide peakeemik dr Kristiina Kaldas ja Kerox projektide peinsener dr Jaan Mihkel Uustalu.
Kogu projekt sai alguse aastal 2015 kui mulle (Margus Lopile) tehti ettepanek käsitleda valitsuse ja ülikoolide kokkusaamisel Virumaal põlevkivipõhist kemikaalide tootmist. Pöördusin klassikute poole ja leidsin, et kunagine TTÜ rektor Agu Aarna peab perspektiivseks põlevkivi otsest oksüdeerimist õhuhapnikuga sellisel moel, et tekiksid dikarboksüülhapped (Agu Aarna, „Põlevkivi“. Tallinn, Valgus 1989, „Mosaiik”).
Asja lähemalt uurides selgus, et põlevkivist saab dikarboksüülhappeid nii lämmastikhappega kui ka õhuhapnikuga oksüdeerides. Idee meeldis ja tundus igati realiseeritav. Värsekelt oli avatud ka EL-i nutika spetsialiseerumise meede.
Kõigepealt oli vaja leida ettevõte, kes tulemused rakendaks. Selleks sai tulevikuvisiooniga ettevõtja Heiti Hääl ja töö võis alata. Eesmärk oli luua kolme aastaga toimiv katsetehnoloogia põlevkivist dikarboksüülhapete saamiseks. Esmalt tuli taaselustada põlevkivikeemia uuringud, sest sellist sorti põlevkivikeemiaga polnud aastakümneid tegeldud.
Sootuks uued lähtekohad
Senini on kogu põlevkivikeemia põhinenud põlevkiviõli tootmise kõrval- ja jääkproduktidel (fenoolid, resortsinoolid, bituumen jm). Põlevkiviõli on aga sedavõrd keeruline ja paljukomponentne segu, et sellest üksikuid komponente eraldada ei ole otstarbekas. Põlevkiviõli tootmise kõik aspektid on hästi läbiuuritud ja enamik neist ka kasutusel. Mida saab teha, seda ka tehakse.
Peamine erisus Eesti põlevkiviõli ja nafta vahel on esimese kõrge hapnikusisaldus – autokütuse saamiseks on seda vaja eelnevalt puhastada. See on aga väga kulukas protsess. Meie aga ei vaatle põlevkivi kõrget hapnikusisaldust puudusena, vaid eelisena, ja nii lisame me põlevkivile veel täiendavalt hapniku juurde ja muundame põlevkivi orgaanilise aine dikarboksüülhapeteks.
Kerox I projektiga tõestasime, et põlevkivi lahustamine vees hapnikuga temperatuuril alla 200 °C on võimalik, ent sellise produkti kvaliteet pole rahuldav. Kerox I põhjal jõudsime partiipõhise (batch-wise) lämmastikhappe oksüdatsioonitehnoloogiani.
Kerox II projekti eesmärk oli tootmiseks sobiva pideva protsessi loomine. Selgitasime välja, kuidas tõsta märkimisväärselt produkti saagist ja praegu pidev läbivoolusüsteem töötab. Selle seadmega saab toota vajalikke parameetreid tööstusliku katseseadme projekteerimiseks ja ehitamiseks.
Laboratoorne seade on mahult väike. See kõlbab vaid vajalike toodete näidiste saamiseks ning katsetamist ja optimeerimist on veel palju. Täiendavaid katseid on vaja selleks, et kindlaks määrata suurema reaktori ehitus. Üldiselt peetakse keemiatööstuses reaktori suurendamise astmeks 5–10 korda. Selleks valmistatakse praegu ette Kerox III projekti, mille väljund peaks juba asuma Kiviõlis.
Peenkemikaalide äri on tulus
Selles, et projektis osaleb konkreetne, asjast huvitatud ettevõte, peitub tegelikult kogu asja tuum – ilma visiooni omavate ettevõtjateta ja nende rahalise toeta oleks see projekt kogu oma säravate ideedega lihtsalt hääbunud. Siin terendab arendajatele suurem ja kaugem eesmärk – rajada Eestis kohalikke ressursse kasutav keemiatööstus – EL soosib praegu keemiatööstuse arendamist, et tagada keemiliste lähtainete tarnekindlus ja vähendada sõltuvust impordist.
Põlevkivipõhise keemiatööstuse arendamine Eestis tagab töökohad paljudele inimestele, luues võimalusi kvalifitseeritud tööjõule. Peenkemikaalide hinnaklass ületab põlevkiviõli kümneid kordi, seega on see ka kasumlik tegevus.
Tuleb tõdeda, et põlevkivi orgaanilise materjali selektiivne muundamine karboksüülhapeteks pole lihtne ülesanne. Põlevkivi kerogeen on olemuselt kaua seisnud biomass ja selle struktuur on keerukas ning ebakorrapärane. Teisalt on selline keeruliste orgaaniliste polümeeride selektiivne lagundamine teadusmaailmas praegu väga populaarne teema, kuna üle on palju plastijääke, ligniini, biomassi jm.
Hea teada!
Peenkeemiatööstuse vajalikkuse kolm aspekti:
- Esiteks – kohalikke ressursse kasutav keemiatööstus on kohaga seotud – Euroopa Liit soosib praegu keemiatööstuse arendamist liidu sees, et tagada keemiliste lähtainete tarnekindlus ja vähendada sõltuvust impordist.
- Teiseks – Eesti keemiatööstuse areng loob uusi võimalusi kvalifitseeritud tööjõule.
- Kolmandaks – saadavad peenkeemiasaadused on omakorda sisendiks juba Eestis tegutsevatele ettevõtetele, mis toodavad ehitusvahte, eripolümeere jt kaupu.
Allikas: TalTech
