Pürolüüs on oma olemuselt keemiline protsess, mis tähistab aine lagundamist temperatuuri toimel ilma õhu juurdepääsuta ja nõuab selleks lisaenergiat väljastpoolt. Pürolüüsi produktideks on gaas, vedelik ja tahke jääk.
Seega erineb see fundamentaalselt põlemisest, millega tähistatakse reaktsioone hapnikuga, mis toodavad energiat ja produktideks on kasvuhoonegaasid ja tuhk. Kuid mõnede ametnike silmis on need kaks protsessi võrdsustatud, mis võib lubade ja toetuste taotlemist oluliselt raskendada.
Õnneks on pürolüüs kui hea laps, kel mitu nime. Peamised neist on termiline lagundamine, termiline vedeldamine ja põlevkivi jaoks kena eestikeelne termin – utmine. Just see on Eesti kütusetööstuse alustala juba aastakümneid. Sisuliselt on põlevkivist õli tootmine klassikaline pürolüüs. Samas üritatakse fossiilkütusel põhinevale põlevkivitööstusele juba tükk aega hingekella lüüa, nagu ka kõik plasttooted tuleks ära keelata ja maailmast kaotada.
Inimkonnal tuleb õppida koos plastidega elama
Kuid plast, ehk sünteetilisi polümeere sisaldavad materjalid, on tulnud, et jääda. Neid leidub meil seljas, korteris, autos, arvutites, telefonides ja kontoris, pakenditest rääkimata. Enamik plastidest saab alguse naftast selle rafineerimise käigus toodetud monomeeridest, mille keemiatööstus sobivateks produktideks ümber töötab. Kuid kõik materjalid vananevad kord või läheb neid sisaldav ese või mehhanism rikki, pakendid visatakse lihtsalt minema jne. Nii muutuvad plastid jäätmeteks ja sellega seotud probleemideks.
Probleemide lahendamiseks on kaks võimalust – pöördume tagasi looduslike materjalide juurde või õpime plastiktoodete ja nendest tekkivate jäätmetega koos elama.
Ilmselt pole esimene võimalus elustandardit oluliselt alandamata kaheksa miljardi inimese puhul võimalik ning alternatiivlahenduste ökoloogiline jalajälg pole sugugi väiksem. Ka taastuvenergia juurutamiseks tarvilikud tuulikud, päikesepaneelid ja akud ei saa plastideta läbi.
Vahemikus 1950–2015 toodeti maailmas 8300 megatonni plastikuid. Perioodi lõpuks oli neist kasutuses veel 2500 megatonni. Kasutatud 5800 megatonnist ladestati prügilatesse või oli lihtsalt maailma rändama läinud 4600 megatonni, põletatud 700 megatonni ja ümbertöödeldud 500 megatonni. Vahemikus 2016–2020 toodeti veel 1778 megatonni materjali juurde. Ka sellest on ümbertöödeldud vaid murdosa.
Plastijäätmete taaskasutamiseks on kolm põhimõttelist võimalust – mehaaniline läbi ümbersulatamise ja uuesti tooteks vormimise, keemiline (kemikaalidega töötlemine, pürolüüs, gaasistamine) ja põletamine. Neist ringmajandusse sobituvad kaks esimest.
Pürolüüs avardab plastide ümbertöötlemisi võimalusi
Plastitootele soovitud omaduste saavutamiseks lisatakse polümeerile täiteaineid, erinevaid stabilisaatoreid ja muid omadusi parandavaid lisandeid. Sageli kasutatakse mitut tüüpi plaste koos kihtidena või komposiitidena, mida algkomponentideks lahutada pole võimalik. Kasutamise käigus plastid vananevad, mis väljendub nende keemilise struktuuri muutustena ja sellega seotud tarbimisomaduste halvenemises. Lisandub saastumine erinevate orgaaniliste ja anorgaaniliste ainetega, rääkimata liigiti sorteerimise probleemidest.
Seega alluvad mehaanilisele ümbertöötlemise vaid valitud plasttooted ehk nad peavad olema saadud ühe polümeeri baasil, mis sisaldab minimaalses koguses lisaaineid ja mida on võimalik enne sulatamist puhtaks pesta ja kõrvalistest detailidest eraldada.
Kõige tähtsam on, et antud baaspolümeer üldse allub sulatamisele. Sulatamisele eelnevad kogumise, sorteerimise, pesemise, kuivatamise ja granuleerimise protsessid teevad ringlusse suunamise kalliks. Samas kvaliteet halveneb iga tsükliga ja nende arv on piiratud. Kui värskest plastist toode on odavam ja kvaliteedilt parem, miks peaks tarbija korduvkasutusprotsessist tulevat materjali kasutama? Ei kasutagi, kui just mõni regulatsioon otseselt ei sunni.
Mehhaanilisele taaskasutusele mittealluvad plastjäätmed tuleks muuta uuesti algmonomeerideks. Harvadel juhtudel on see võimalik otsese kemikaalidega töötlemise kaudu, kuid siin kehtivad samad piirangud, kui mehhaanilisel ümbertöötlemisel.
Universaalsem lahendus on pürolüüs, mis võimaldab ümber töödelda jäätmeplasti, mis mehaaniliseks või kemikaalidega ümbertöötlemiseks ei sobi.
Põlevkivitööstusel on kompetents olemas
Kuid miks seda siis laialdaselt ei kasutata? On üldine seaduspärasus, et laborilaual, kus pole vaja muretseda tehnilise teostuse detailide, sh energiakuluga, tekkivate produktide kasutamise ja jäätmete utiliseerimise pärast, saadakse positiivseid tulemusi. Kuid protsessi skaleerimisel jäädakse enamasti piloottasemele pidama.
Lisaks tehnoloogilistele probleemidele, millest olulisim on soojuse ühtlane ülekanne pürolüüsitavale materjalile, tuleb lahendada pürolüüsi gaasi, õli ja tahke jäägi kasutamise ja võimaliku jäätmena tekkiva reaktsioonivee utiliseerimise küsimused.
Samas, kui kõik komponendid suunata kütusteks, siis on sama energiahulga kättesaamiseks odavam otsepõletamine. Tööstuslikul tootmisel lisanduvad investeerimiskulud seadmetesse ja teenindavasse taristusse.
Lahendus plastijäätmete murele
Eesti põlevkivitööstuses on pürolüüsiprotsessiga seotud tehnoloogilised küsimused põlevkivi utmisel tahke soojuskandjana põlevkivituhka kasutades juba lahendatud ja vastav taristu ja kompetents olemas. Uue toorainena jäätmeplasti lisamine põlevkivile koospürolüüsiks vajab küll üksikute seadmeelementide lisamist ja teiste ümberseadistamist, kuid see on kordades odavam, kui uue tehase rajamine.
Põlevkivituhal on ka võime olla koospürolüüsi katalüsaatoriks ja neelata endasse plastide lagunemisel tekkivaid kahjulikke lisandeid. Saadavast koospürolüüsiõlist saab nafta rafineerimistehastes tuntud skeemi järgi jälle keemiatööstusele vajalikke monomeere.
Jäätmeplastist võib saada õli ka ainult põlevkivituhka soojuskandjana kasutades. Sellega tekib plastiõli tootmine, mis on põlevkivitööstuse haru, kus põlevkivi utmine annab plastiõli tootmiseks vajaliku soojuskandja. Kõik see võimaldab Eesti põlevkivitööstusel liikuda ringmajandusse.
Pürolüüs lubab plastidest toota tekstiile
Kust võtta nii palju karjamaad lammastele, põllupinda puuvilla ja lina kasvatamiseks, et asendada tekstiilides polümeerkiude ja sealjuures 8 miljardit inimest korralikult riidesse panna.
Kas hakkame tulevikus kleidi ja püksiriiet talongidega jagama, nagu voodipesukangast ühe teise ilmakorra ajal. Tohime jälle naturaalnahast kasukad selga panna? Nimekiri aina pikeneb. Samas on lambad juba praegu kuulutatud keskkonnavaenulikeks tegelasteks oma metaanitoodangu kaudu.
Puuvilla tootmise ökoloogiline jalajälg on suure vee ja kemikaalide kulu tõttu samuti suur. Ökoloogilise puuvilla tootmise jalajälg on väiksema saagikuse tõttu sama suur. Millise toidukultuuri arvelt linakasvatust laiendada? Muidugi on võimalik puidust viskooskiudu toota, kuid sellega kõiki teisi kiutüüpe ei asenda.
Seega jääb naftast toodetud kiududele ka tulevikus ikkagi oma osa kanda. Aga kui teadlastel koostöös ettevõtjatega õnnestub põlevkivi ja jäätmeplastide pürolüüsi kaudu osa tekstiiltoodeteks vajalikust keemiatoormest kätte saada, on see igatahes rohelisem tegevus, kui ainult nafta või põlevkivi peale loota.
