TalTechi keemikud järgivad rohelise keemia põhimõtteid, et katsed oleksid energiasäästlikud ning materjalide jääke tekiks võimalikult vähe. Milliseid lahendusi aga selleks kasutatakse, kuidas mõjutab see ühiskonda ja milline on tulevik?

Neil teemadel arutleb TalTechi keemia ja biotehnoloogia instituudi supramolekulaarse keemia uurimisrühma juht kaasprofessor Riina Aav. 

Efektiivsed meetodid

Professor Riina Aav õpetab TalTechis analüütilist ja füüsikalist orgaanilist keemiat ning tema teadusrühm tegeleb supramolekulaarse keemiaga. 

“Minu kompetents on just orgaaniliste ühendite teemal ja viimasel ajal on meie grupi peamised huvid ka rohelise keemia valdkonnas,” rääkis Aav, kes töötab koos oma uurimisrühmaga välja uusi meetodeid, kuidas valmistada keerulise struktuuriga ning suunatud funktsiooniga orgaanilisi molekule. 

Näiteks disainib rühm nanomeetersuuruses molekulaarseid mahuteid. Need nn nanomahutid saavad teisi molekule siduda, sidumise kohta signaali anda ning seotud aineid ka keskkonnast eemaldada. Veel saab selektiivselt veest eraldada väävlit sisaldava sinepigaasi laguprodukti ning saasteaineid detekteerida elektroonilistes ninades. Need  nanomahutid töötavad sünteetiliste supramolekulaarsete retseptoritena.

Aav kirjeldas, et selleks, et saavutada soovitud funktsionaalsust loodavas nanomeeter mõõtmetes mahutis, peab suutma kontrollida tekkivate molekulide struktuuri. 

“Peab märkima, et orgaanilistes ühendites on aatomitevahelised sideme pikkused umbes 0,1 nanomeetrit, meie aga teeme sfäärilisi nanomeeter mõõtmetes molekule, seega neid sidemeid on vaja tekitada väga mitmeid,” rääkis ta. Selleks, et nende molekulide sünteesitee liialt pikaks ja ressursimahukaks ei muutuks peabki rakendama väga säästlikke sünteesimeetodeid. Seetõttu on uurimisrühmas pikalt tegeletud molekulide ise-organiseerumise uurimisega. 

2Molekulide ise-organiseerumist mõjutab väline stiimul, näiteks mall-molekul ning sidemete katkemisi ja teket soodustab katalüüs. Täpse tingimuste sättimisega saame suunata molekule reageerima ja  n-ö ise sobivat struktuuri võtma, mitmed reaktsioonid toimuvad korraga ning saavutame väga efektiivse protsessi,” kirjeldas ta. 

Selle kõigega on Aav tegelenud nüüdseks juba pea kümme aastat ning uurimistööd on rahastanud ka Eesti Teadusagentuur.

“Viimasel ajal oleme keskendunud ka lahustivabale keemiale, kus saame molekulid omavahel reageerima mehaanilise jõu abil ehk mehhanokeemiaga. Praegu osaleme koos 17 partneriga rahvusvahelises konsortsiumis, nimega IMPACTIVE, et töötada välja rohelisemaid ravimite tootmisviise just mehhanokeemiat rakendades.” märkis Aav.

“Meie roll selles suures projektis on analüüsida ravimite toimeainete sünteesil tekkivad lisandeid, tunda ära ohtlikud vaheühendeid, hinnata protsesse rohekeemia mõõdikude abil ning soovitada paremaid meetodeid.”

Rohepööre keemias

Kuigi rohepöörde teema on jõudnud avalikku teadvusesse alles viimastel aastatel, on keemikutel see termin kasutusel juba 1990. aastatest, juba siis sõnastasid Anastas ja Warner rohelise keemia 12 printsiipi.

“Keemikud hakkasid nii mõtlema seetõttu, et mida efektiivsem on kemikaalide sünteesitee, seda odavam on ka seda toota,” sõnas Aav. 

Ta selgitas, et sääslikkus on seega loomulik, sest soovitakse aineid sünteesida väikseima massikuluga – et tekiks vähem jääke. Jääkide vähendamine ongi esimene rohekeemia pritsiip.

“Lisaks proovime vähendada ohtlike lisandite teket, vältida mürgiseid lisaaineid ning töötada välja ka uusi meetodeid, mis ohutule protsessile kaasa aitavad.” 

Kuna rohepööre on saanud nüüd ka ühiskonnas rohkem kõlapinda, siis on see teema tulnud tagasi ka laborisse suurema tähtsusega, lisaks on keemikud vahepeal töötanud ka rohekeemia mõõdikute kallal, mis aitavad “rohelisust” paremini hinnata. 

Jääke ei saa täielikult vältida

Siinkohal peab tooma välja ka tõsiasja, et erisuguseid jääke ei saa kunagi täielikult vältida – midagi ei ole teha, need tekivad. Loodus käitub loodusseaduste järgi ja reaktsioonid ning tootmisprotsessid annavad lisaks oodatud produktile ka kõrvalsaadusi. 

Tekib aga küsimus, mida nende jääkidega teha. “See on ka üks väga suur rohelise keemia väljakutse,” ütles Aav. Kui jäägid on tekkinud, siis tuleb leida viis, kuidas teha need ohutult kahjutuks. Üks viis on orgaanilised jäägid põlema panna – sellest tekivad CO2 ja vesi. 

“Kui saaksime teha aga orgaanilistest jääkidest teise orgaanilise molekuli ja kasutada kahjulikku ainet hoopis kasuliku ühendi lähteainena, siis see oleks väga oluline samm ringmajanduse suunas. Näiteks saab kloreeritud süsivesinik saasteainetest eraldada kloori ning viia järgi jäänud süsinikahelad hoopis ravimi toimeaine lähteühendisse ja realt juba ravimisse,” kirjeldas Aav.

Ta lisas, et just ringmajandus on üks rohepöörde olulisi suundi, millega tema uurimisrühm laboris tegeleb.

Tähtis on ühiskondlik diskussioon

Peale teadustöö on väga oluline tuua diskussioon ka ühiskonda ning kaasata arutellu teiste valdkondade esindajad. 

“Ülikoolis oleme loonud ringmajanduse tuumiklabori, kus peale keemikute osalevad ka geoloogid, materjali- ja majandusteadlased ja teised ringmajandusest huvituvad teadusvaldkondade esindajad,” märkis Aav. 

Ta täpsustas, et korraldatavatel üritustel arutatakse avalikult ringmajanduse teemade üle koos ettevõtjate ja  kestliku arengu eest seisvate organisatsioonidega.

Kord kuus toimub näiteks ringmajanduse tuumiklabori Stakeholder Club klubiüritus, kuhu on oodatud kõik ringmajanduse huvilised, kes tahaks sellesse panustada või otsivad partnereid oma ideede elluviimiseks.