TEADUS IDA-VIRUMAAL ⟩ Põlevkivituhas peituvad tuleviku toorained

Aasta jooksul tekkivatest põlevkivitööstuse tuhajäätmetest leiab praegu taaskasutust vähem kui viis protsenti. Samal ajal sisaldavad vanad ladestud sadu miljoneid tonne erineva koostisega tuhka, poolkoksi ja aherainet.

Tartu Ülikooli teadlaste sõnul ei ole küsimus enam ainult selles, kuidas jäätmeid ladestada või keskkonnamõjusid vähendada. Üha olulisemaks muutub küsimus, kas neid mägesid võiks tulevikus käsitleda hoopis omamoodi maavarana.

Mis toimub mägede sees?

Üks projekti olulisemaid osi on seotud vanade tööstusjäätmete kaar-distamise ja uurimisega. Teadlased puurivad põlevkivitööstuse jäätmemägedesse puurauke, võtavad proove ning analüüsivad materjali koostist.
Tartu Ülikooli geoloogiaosakonna teaduri Riho Mõtlepi sõnul ei piisa ainult teadmisest, kus mõni mägi asub.

"Üks asi on teada, kus mingi mägi asub, teine küsimus on aga see, mis seal mäe sees tegelikult toimub ja mis materjali sealt praegu kätte saaks," ütles Mõtlep.

Põlevkivitööstus on Ida-Virumaal tegutsenud aastakümneid ning selle aja jooksul on tekkinud väga erineva koostisega jäätmeid. Osa neist pärineb elektrijaamadest, osa õlitööstusest, nii uutest kui ka vanematest tehnoloogiatest.

Teadlaste sõnul teatakse üsna hästi, mida omal ajal ladestati, kuid palju vähem on uuritud seda, kuidas materjalid on aastakümnete jooksul muutunud.

Selgub, et vanad ladestud ei ole sugugi "surnud" materjal. Mitmed keemilised protsessid toimuvad seal praeguseni.

Tuhas leiduvad ühendid reageerivad vee, õhu ja süsihappegaasiga. Mõnes kohas võivad protsessid toimuda aeglaselt kümnete aastate jooksul.

Uus elu vanale tuhale

Üks olulisemaid uurimissuundi on seotud vanade põlevkivituhkade taasaktiveerimisega.

Värsket põlevkivituhka kasutati varem üsna edukalt tsemenditööstuses lisandina. Seda kasutati ka põllumajanduses ning polümeeride täiteainena. Probleem on selles, et aastakümneid mägedes seisnud tuhk reageerib vee ja õhuga ning kaotab osa oma algsetest omadustest.

Tartu ülikooli professori akadeemik Kalle Kirsimäe sõnul ei toimu see protsess siiski nii kiiresti ja päris nii, kui varem arvati.

"Tuhamägedes on endiselt palju aktiivseid ühendeid alles. See tähendab, et materjali võib olla võimalik uuesti tööle panna," ütles Kirsimäe.

Teadlased uurivad võimalusi kasutada vana tuhka alternatiivsete sideainete tootmisel. Tsemenditööstus otsib kogu maailmas võimalusi vähendada oma keskkonnajälge ning iga protsent tavapärase portlandtsemendi asendamist alternatiivsete materjalidega on oluline.

Kui õnnestuks asendada näiteks veerand tavalisest tsemendist alternatiivse sideainega, oleks see juba väga suur samm. Veelgi suurem läbimurre oleks poole tsemendikoguse asendamine.

Põlevkivituhast võiks saada puhast kaltsiiti

Üks võimalik kasutus oleks toota põlevkivituhast puhast kaltsiumkarbonaati ehk kaltsiiti, mida kasutatakse keemia- ja paberitööstuses.

"See sõltub muidugi sellest, milliseid omadusi me lõpuks näeme ja kui hästi õnnestub materjali puhastada," ütles Kalle Kirsimäe.

Põlevkivituhas leidub väga palju kaltsiumiühendeid. Kui neid õnnestuks piisavalt hästi eraldada ja puhastada, võiks sellest saada täiesti uus tööstuslik tooraine.

Kas Ida-Virumaa mägedes peituvad kriitilised metallid?

Maailmas uuritakse aktiivselt võimalusi eraldada põletustuhkadest haruldasi muldmetalle ja muid väärtuslikke elemente. Eriti palju tähelepanu on saanud kivisöetuhad, milles leidub hajusalt mitmesuguseid metalle.

Ka Eestis on räägitud võimalusest, et põlevkivituhk võiks sisaldada kriitilisi elemente.

Kirsimäe sõnul ei ole Eesti põlevkivituhas neid siiski väga palju. "Ausalt öeldes pole neid siin ka väga põhjalikult otsitud," ütles ta.

Tema hinnangul on kukersiitpõlevkivi Eesti jaoks korraga nii õnn kui ka õnnetus.

"Kui kogu see tohutu põlevkivitööstus ja selle emissioonid sisaldaksid lisaks veel suures koguses raskmetalle, oleks Ida-Virumaa keskkonna- ja terviseolukord praegu märksa hullem," ütles Kirsimäe.

Selles mõttes on Eestil teadlaste hinnangul isegi mõnevõrra vedanud. Kui tööstusjäätmed sisaldaksid rohkem raskmetalle, oleks ka keskkonnariskid märksa suuremad.

Teisest küljest tähendab see aga seda, et meil ei ole väga palju selliseid väärtuslikke hajutatud elemente, mida oleks võimalik lihtsasti tööstuslikult põlevkivituhast ja tuhasettest välja võtta.

Magneesium kui võimalik tulevikuressurss

Teadlasi huvitab siiski üks element eriti − magneesium.

Praegu räägitakse Euroopas palju kriitilistest toorainetest ja tarneahelate sõltuvusest. Magneesium on selles nimekirjas tähtsal kohal.

Magneesiumi kasutatakse laialdaselt metallisulamites, sealhulgas lennuki- ja autotööstuses, samuti mitmesugustes kergetes ja tugevates konstruktsioonides. Probleem ei ole niivõrd selles, et Euroopas puuduks magneesiumi tooraine.

Probleem on selles, et metallilise magneesiumi tootmine nõuab väga palju energiat.

Lisaks kaasneb sellega suur CO2 emissioon, sest peamised magneesiumi toorained on karbonaadid, mida tuleb kõrgel temperatuuril põletada.

Euroopa on aastate jooksul suure osa sellisest energiamahukast tööstusest viinud kolmandatesse riikidesse. Seetõttu ei ole üllatav, et näiteks Hiina on praegu maailma juhtiv magneesiumitootja.

Praegu otsitakse Euroopas võimalusi, kuidas vähendada sõltuvust teistest riikidest ja muuta tarneahelad kindlamaks.

Siin muutub huvitavaks ka põlevkivituhk.

Põlevkivituhas leidub dolomiiti ehk kaltsiumi- ja magneesiumikarbonaati, mis põletamise käigus on juba lagunenud. See tähendab, et magneesium on seal juba oksiidide või hüdroksiidide kujul ning selle eraldamine võiks teoreetiliselt olla lihtsam ja odavam.

Küsimus on aga kontsentratsioonides.

Kui vaadata kogu karbonaatset osa, siis moodustab magneesium sellest suhteliselt väikese osa. Enamasti jäävad sisaldused alla viie protsendi, mis tähendab, et majanduslikult ei pruugi selle eraldamine sugugi lihtne või tasuv olla.

Vanad mäed võivad peita üllatusi

Teadlased uurivad ka vanu aheraine- ja poolkoksimägesid.

Aherainet kasutatakse juba praegu näiteks teede ehituses ja täitematerjalina, kuid selle kvaliteet ei ole alati piisav suurema koormusega ehitiste jaoks.

Vanemates mägedes leidub sageli ka põlevkivi jääke ning osa neist on aastate jooksul põlema läinud.

Kui teadlased hakkasid uurima vanu põlenud mägesid, avastasid nad mõnes kohas üsna ootamatu pildi: osa mägedest oli sisuliselt täielikult läbi põlenud ning seal oli tekkinud suuri koguseid uusi kaltsiumiühendeid.

Ka see võib tulevikus avada uusi kasutusvõimalusi.

Poolkoksimägedest teatakse seni veel üsna vähe. Seal võivad toimuda keerulised keemilised ja mikrobioloogilised protsessid.

Näiteks võivad bakterid hakata tootma sulfiide ja süsihappegaasi, mis muudavad ladestute koostist.

Praegu on teadlaste sõnul kõige olulisem aru saada, mis meil tegelikult olemas on.

Alles seejärel saab tõsiselt hinnata, millised tehnoloogiad võiksid tulevikus majanduslikult toimida ning kas Ida-Virumaa tööstusjäätmetest võib kunagi saada midagi enamat kui lihtsalt tööstuse pärand.

Allikas: https://pohjarannik.postimees.ee/