METSIKU EESTI LOOD: Ajalehe KesKus ja RMK sari Eesti metsadest ja nende majandamisest. Tallinna Ülikooli Tehnoloogiainstituudi vanemteadur Lauri Vares selgitab, kuidas väärindada puitu ja kasutada seda nafta asemel materjalitööstuses ning kuidas ökoloogilist jalajälge vähendada. Koduloouurija Ingomar Tuul kuulas ja sai teada, et puit kõlbab edukalt mitte ainult kikilipsude vorpimiseks, vaid ka keskkonnasõbralikuks plastiks.
Kogu maailma majandus baseerub tänases maailmas suures osas naftal ja gaasil. Samas saab ka puidust – ning ka väheväärtuslikust puidust – toota palju asju, mida ollakse harjunud naftast tegema. Tulevikusuunaks teaduses on kindlasti puidu väärindamine.
Kui me räägime materjalitööstusest ja metsast, tuleb kindlasti meelde tselluloos ning palk. Tegelikult põhineb see aga tänases maailmas naftal. Põhiliselt.
Praegu baseerubki peaaegu kogu majandus naftal ja gaasil. Mitte ainult ei baseeru, vaid meie praegune heaolu ja elukorraldus ongi suuresti tekkinud nafta ja gaasi tõttu. Tavatsetakse öelda „tänu“ naftale, aga ma ise ei tahaks naftat selle eest tänada. Jah, ilma suhteliselt odava ja kergesti kättesaadava fossiilse tooraineta (nafta, gaas, aga ka põlevkivi) näeks maailm küllap üsna teistsugune välja. Samas, kas me oleksime siis vähem õnnelikud? Vaevalt, pigem toimiksid paljud asjad lihtsalt teisiti.
Mis on nafta ja gaas: põhimõtteliselt loomset või taimset päritolu süsinikurikas orgaaniline aine. Sellest saab palju energiat ning võimalik on valmistada erinevaid materjale. Suurem osa meid ümbritsevatest materjalidest on süsinikupõhised (ka näiteks meie toit). Ilmselt on energiaprobleemid võimalik tulevikus lahendada süsinikuta: näiteks toota elektrit kütust põletamata otse päikesest või tuulest, kasutada vesinikku vms. Aga kõiksugu materjale muuga asendada on palju keerukam ja polegi tegelikult vaja. Pigem on küsimus selles, kust see süsinik pärineb ja millises mahus seda kasutada.
Isegi kui jätta korraks kliima ja keskkonnaprobleemid tähelepanuta, siis mingil hetkel lähitulevikus hakkab varude ammendumise tõttu nafta hind niikuinii tõusma ja kunagi lõpeb igasugune vähegi mõistlikult kättesaadav fossiilne süsinik. Õigem oleks ehk öelda, et põletades muundub see madala energiasisaldusega CO2-ks, mis „haihtub“ õhku. Kõige loogilisem oleks seesama CO2 uuesti kasutusele võtta, aga paraku ei oska inimkond seda efektiivselt teha. Siin tuleb õnneks appi loodus, kes oskab CO2-te muuta fotosünteesi kaudu kõrge energiasisaldusega taimseks materjaliks, peamiselt suhkruteks (süsivesikuteks) ja ligniiniks.
Nüüd on inimesel jällegi võimalus see süsinik uuesti kasutusele võtta.
Seda kasutusele võttes võiks üles näidata arukust – mitte seda uuesti ahju ajada, vaid kasutada püsivamates rakendustes, palk ehitusmaterjalina on üks hea näide. CO2 võetakse atmosfäärist ja pannakse pikaks ajaks seina.
Samas võiks puidust lisaks teha paljusid muid materjale, mida praegu tehakse naftast. Eks ta sinna suunda areneb. Areneks palju kiiremini, kui nafta kallineks. Mitte et puidutoorainest materjalid peaksid alati hiiglama palju kallimad olema, aga uute asjadega on ikka teatud barjäär, mis tuleb ületada.
Näitab siin ju Eesti valitsuski oma tagurlikkust, mokaotsast mainitakse Pariisi kliimaleppeid ja säästvat arengut, tegelikkuses surutakse aga edasi põlevkivi kõikidel rinnetel, tahetakse puit ahju ajada elektri saamiseks jpm.
Millist osakaalu võiks mets 21. sajandil materjalitööstuses mängida?
Puidu osa kindlast suureneb. Seetõttu pole aga vaja rohkem metsa maha võtta, sobib ka madalama kvaliteediga puit ning pigem võiks vähendada ahju aetava puidu osa.
Sa tegeled ise lehtpuidu väärindamisega. Mida see õigupoolest tähendab?
Puidu peamised kasutusalad on praegu energeetika (graanulid, hake, halud), ehitus (palgid, lauamaterjal, vineer, liimpuit) ja paberitööstus. Kõigil neil juhtudel toimub kas ainult puidu mehaaniline töötlemine või mõne komponendi (tselluloos) eraldamine. Piirdudes aga mehaanilise töötlemisega, on võimalik kasutada ainult puidu kitsast potentsiaali. Kui tuua jäme paralleel naftaga, siis nafta puhul võiks see tähendada küll selle kasutamist mootorikütustena, kuid seda ei saaks kasutada toodete/rakenduste saamiseks, mis nõuavad selle keemilist muundamist. Selle hulka kuuluvad pea kõik mitte-energeetilised rakendused: materjalid (plastid, mittelooduslik tekstiil, ehitusvahud), ravimitööstus (suurema osa ravimite tegemist alustatakse fossiilsest toorainest saadud lähteainetest) jne.
Kui kaugele on arenenud võimalused, tootmaks puidu biomassist kõrge väärtusega ühendeid ja mis need täpsemalt on?
Üht-teist juba toodetakse tööstuslikus skaalas. Ühe näitena võib tuua vanilliini, toiduainetööstuses laialt kasutatud ühendi, mille looduslik allikas (vanilli kuprad) katab paraku vaid umbes 1% vajadusest. Sünteetilist vanilliini toodetakse puidu ühest komponendist – ligniinist. Kuigi vanilliini saab toota ka mineraalõlist, siis elutsükli analüüs näitab, et puidupõhise vanilliini CO2-jalajälg on 90% väiksem kui mineraalõlist toodetud vanilliinil. Hoolimata oma veidi kõrgemast hinnast eelistab enamik tarbijaid ligniinist toodetud vanilliini.
Puidust on niisiis kasu keemiatööstuses?
Põhimõtteliselt saaks kogu keemiatööstuse üle viia puidutoormele. Osatakse isegi valmistada samasugust bensiini ja diislit nagu naftast ja seega saaks teha kõiki tooteid, mida tehakse praegu naftast. Tõsi, puidust bensiini ja diisli tegemist ma ise siiski mõistlikuks ei pea ja see ilmselt populaarseks ei saa. Küll on aga välja arvutatud, et keemiatööstuse üleviimine puidu toorainele on reaalne. See ei tähenda tingimata suuri raiemahte, pigem tuleks maailmas loobuda palmiõli kasutamisest kütusena ja üleüldse üle vaadata võimalused vähendada puidu osa energeetikas.
Siin on teemaks kindlasti puidust toodetud plast? Asi on vist tavateadvusest üsna kaugel.
Jah, puidust toodetud plast näeb välja ikka umbes samasugune nagu „traditsiooniline“ plast, puitu see ei meenuta. Paralleelina võib välja tuua tavalise kilekoti, mis oma toorainet, maagaasi, ka väga ei meenuta.
Puit koosneb laias laastus kolmest komponendist: tselluloos, hemitselluloos ja ligniin.
Tegemist on polümeeridega, mis on üsna püsivad ning nende efektiivset lagundamist ja muundamist huvipakkuvateks ühenditeks on pikka aega peetud võrdlemisi suure jalajäljega tegevuseks. Siin on aga teadus teinud viimastel aastatel väga suure hüppe ja praegu osatakse puitu muundada väga selektiivselt (st tekib peaaegu ainult soovitud ühend, mitte segu paljudest ainetest), madalatel temperatuuridel ja tahkete, väga palju kordi kasutatavate katalüsaatorite abil.
Öko on moesõna. Biolagunevad pakendid ka. Nagu ma aru saan, võib selliseid puidust toota.
Üldjuhul (mitte alati) on puidu toorainest saadavaid pakendeid lihtsam muuta biolagunevaks. Naftaproduktidega, mis koosnevad ainult süsinikust ja vesinikust, ei oska bakterid ja mikroorganismid suurt midagi peale hakata. Biomassist valmistatud tooted sisaldavad üldiselt rohkem hapniku aatomeid ja seda suudavad mikroorganismid kergemini toiduks kasutada ehk siis pakend laguneb.
Samas ei saa väita, et kõik, mis on puidust, laguneb, ja kõik mis on naftast, ei lagune.
Kaugel sa oma projektiga oled ning kas äkki on tegemist võimalusega, kuidas Eesti maailma innovatsioonikaardile tõsta?
Eks ole teisedki aru saanud, et tegemist on kiiresti areneva valdkonnaga. Kuna aga tegu on veel vähe läbiuuritud teemaga ja vajalike materjalide nimekiri on pikk, siis on konkureerimine suurte maailma teaduskeskustega täiesti võimalik ka meie rahaliste ressursside juures. Mõnes mõttes saab Eesti väiksust siin eelisena kasutada; paljud kohalikud plastifirmad on väikesed ja seetõttu paindlikud.
Oluline küsimus on „jalajälg“. Kas oskad võrrelda puitu ja naftat keemiatööstuses oma kasutegurilt ning ökoloogilise jalajälje suuruselt?
Väga oluline teema! Iga liigutus jätab mingi jälje ja kindlasti ei saa pimesi eeldada ega öelda, et naftat kasutades on jalajälg alati suur ja puitu kasutades väike.
Näiteks me ise töötasime mõned aastad tagasi välja üsna efektiivse puidu konverteerimise meetodi vajalikuks furaani ühendiks. Paraku oli seal protsessis kasutuses üks broomiühend, mis pole jätkusuutlik lahendus suures skaalas ja seetõttu jätsime selle asja katki.
Küll võib välja tuua selle, et naftat kasutav keemiatööstus on küllaltki konservatiivne ning kasutab tihtipeale tehnoloogiaid, mis töötati välja veel nendel aegadel, kus jalajälje ja kasuteguri peale suurt ei mõeldud.
Tööstuslikus skaalas puidu kasutust keemiatööstuses on veel vähe, aga kuna üks peamisi müügiargumente on just puidu väiksem jalajälg, siis tehnoloogia saab küpseks alles siis, kui eelis on selgelt näha ja tunda (nt eeltoodud vanilliini näide).
Oluliseks küsimuseks on toote hind. Sarnaste toodete puhul kipub naftat kasutades praegu veel hind madalam olema kui puitu kasutades. Samas ei näe ma seda isegi jalajälge arvestamata ületamatu probleemina.
Puidu puhul arenevad tehnoloogiad kiiresti, muutudes efektiivsemateks, lisaks kasvavad tootmismahud, see aitab kaasa hinna langusele ka jalajälge arvestamata. Pealegi ei ole puidutoorainest tehtud materjalid enamasti identsed naftast tehtud materjalidega (sest tooraine on struktuuriliselt erinev) ja neil võib olla eeliseid.
Teine asi on tarbijate teadlikkuse kasv: nõudlus „rohelisematele“ toodetele kasvab.
Milliseid materjalinäiteid on sul kohe välja pakkuda, mida oled praegu puidust kätte saanud ning kuhu on kaugem suund seatud?
Me oleme testinud erinevaid uudseid variante pakendite valdkonnas. Üks suur grupp pakendeid on nn tetrapakid, paberi- või kartongpakendid, mis on kaetud vedelikku mitteläbilaskva barjääri/kilega. See kile aga paraku ära ei lagune, pakendit komposteerida seetõttu ei saa, ümbertöötlemine on samuti keeruline, kuna pakend koosneb üldjuhul mitmest erinevast materjalist. Esimesed katsetused isosorbiidil põhineva aine baasil tehtud pakendi barjääridest on olnud paljulubavad. Isosorbiid on muu hulgas kosmeetikas kasutatav ohutuks peetav ühend, mida saab puidust kahe etapiga või glükoosist ühe etapiga.
Teine suund on leida mingi lahendus sellisele plastile, millest tehakse näiteks tavalisi plastpudeleid, ketšupipudelid jms.
Igal asjal on kusagil juurikas. Millal maailmas sinu arendataval suunal üldse mõtlema hakati?
Suurem uurimistöö on maailmas lahti läinud üsna hiljuti, ma ütleks, et ligi 10 aastat tagasi hakkas suurem buum ja see kasvab kiiresti. Selle motivaatoriks olid suured fossiilse toorainega seotud keskkonna- ning kliimaprobleemid, samuti vahepeal märgatavalt tõusnud nafta hind.
Näitab siin ju Eesti valitsuski oma tagurlikkust, mokaotsast mainitakse Pariisi kliimaleppeid ja säästvat arengut, tegelikkuses surutakse aga edasi põlevkivi kõikidel rinnetel.
Puidust toodetud plast näeb välja ikka umbes samasugune nagu „traditsiooniline“ plast, puitu see ei meenuta.
