Viimaks on inimkond aru saanud, et kliimasoojenemine on vääramatu probleem ja kui selle suhtes midagi ette ei võeta, saab elu maal olema järgmistel kümnenditel üpris ebameeldiv. Maa kuumeneb seetõttu, et CO2 kogus atmosfääris üha suurenevad ning üks võimalus olukorda leevendada ongi CO2 otse algallika juures kinni püüda. See on aga teadlastele tõsine proovikivi.

Üldiselt on jõutud konsensusele, et kliimamuutuste eest vastutab inimkond, kes paiskab õhku meeletutes kogustes süsihappegaasi ehk süsinikdioksiidi (keemilise valemiga CO2). Maa atmosfääris on CO2 sisaldus hetkel umbes 400 mahuosa miljoni õhu mahuosa kohta (ühik ppmv ehk 400 liitrit ühes miljonis liitris õhus), samas kui 100 aastat tagasi oli see veel umbes 300 ppmv. 

Kasvuhoonegaasidel on oma oluline roll selles, et kliima oleks parajalt „sõbralik“. Seega päris ilma süsihappegaasita ei saa, kuid liiga palju on ka väga halb. Probleem peitubki selles, et Maa ajaloos pole mitte kunagi varem õhus sisalduva CO2 kontsentratsioon nii kiiresti kasvanud kui praegu.

CO2 on tööstuslikult püütud juba pea sada aastat

Tallinna Tehnikaülikooli inseneriteaduskonna energiatehnoloogia instituudi vanemteadur Oliver Järvik ütleb, et CO2 püüdmises pole iseenesest midagi uut, kuid selle tegevuse eesmärk on tänaseks muutunud. 

“Keemiatööstuses on ligi 100 aastat sellist tehnoloogiat kasutatud, eesmärgil eraldada süsihappegaas mingist voost, kus seda vaja pole. „Traditsioonilistest, ajalooga protsessidest on kõige tuntum ammoniaagi tootmise protsess, kus üheks vaheetapiks on gaaside segust CO2 eemaldamine. Nõnda saadakse puhas vesiniku ja lämmastiku voog, millest edasi saab toota ammoniaaki,“ toob ta näite ja lisab, et ammoniaagi tootmise protsess on iseenesest väga huvitav keemilise kineetika ja tasakaalu kohalt.

Kui Covid-19 pandeemia n-ö positiivse tulemusena jõudis 2020. aastal atmosfääri mõnevõrra vähem süsihappegaasi (peamiselt transpordisektori kahanemise tõttu), on paraku tegemist vaid ajutise nähtusega ja püsivaid lahendusi CO2 probleemile otsitakse kõikjal maailmas.

Järvik nendib, et paraku ei nähta võimalust järgmise kolmekümne aasta jooksul võimalust fossiilsetest kütustest täielikult loobuda. Miks?

“Sellepärast, et fossiilsed kütused on ainsad, mille kasutamisele ei ole tehnilisi piiranguid, neid leidub laialdaselt ning on lihtne transportida ja kasutada. Vajame seda, sest meile meeldib tarbida. Aga kujutagem ette – Euroopas ja USA-s elab kokku 1,08 miljardit inimest, kuid Hiina ja India 2,82 miljardit elanikku igatsevad samuti elada samamoodi nagu meie ehk heaolus,” selgitab ta, et inimkonna kasv on otseses korrelatsioonis heitmetega. 

Kuna suur osa CO2 emissioonist pärineb nn statsionaarsetest allikatest (korstnad), siis üheks potentsiaalseks võimaluseks on tekkiv CO2 kinni püüda ja ladustada või kasutada. Miljardärist ettevõtja Elon Musk on näiteks lubanud panna „parima CO2 püüdmise tehnoloogia“ leiutajatele välja 100 miljoni dollari suuruse auhinnafondi, millest võitja saab 50 miljoni suuruse preemia. 

Töötavad tehnoloogiad on olemas

Järviku sõnutsi on süsihappegaasi püüdmiseks kolm viisi: eelpüüdmine, protsessist püüdmine ja järelpüüdmine. Viimane on maailmas mitmel pool kasutusel. Üheks meetodiks on keemiline meetod, kus CO2 püüdmiseks kasutatakse teatud vedelikke (alkanoolamiinide vesilahused) ehk absorbente. Vedelikku, milles on absorbeerunud süsihappegaas, soojendatakse ning selle tulemusena eraldub CO2.

Järvik ütleb, et süsihappegaasi on kõige lihtsam püüda selle tekkekohas ehk põlemisgaasist, kus seda on tavaliselt alla 15 mahuprotsendi (maagaasi põletamisel gaasiturbiinis on CO2 3 kuni 4 mahuprotsenti). Kuigi ka sisepõlemismootoriga autod paiskavad õhku CO2, siis seda pole liikuvalt objektilt tänaste meetoditega veel võimalik koguda.

Energeetika valdkonnas kasutatakse absorbendiga CO2 püüdmist Kanadas, kus Boundary Dam söeelektrijaamas püütakse aastas ligi miljon tonni süsihappegaasi. See müüakse maha naftatootjatele, kes kasutavad CO2 nafta maardlatest välja pumpamisel. Süsihappegaas pumbatakse maa-alustesse naftamaardlatesse selleks, et suurendada nafta tootmist. Sel moel ladustatakse CO2 maasse ning see ei pääse atmosfääri.

Norrakatel on samuti kogemus kogu CO2 püüdmise ja ladustamise ahela katmisel. Nende avamere maagaasi tehases Sleipner pumbatakse maagaas välja, saadud süsihappegaas eraldatakse ja surutakse maa-alustesse looduslikkesse reservuaaridesse tagasi. Igal aastal jõuab nii 1 kuni 1,2 miljonit tonni CO2 maa alla tagasi, kuhu see turvaliselt ladustatakse. 

Mida kokku korjatud CO2 peale hakata?

Kogutud süsihappegaasi on võimalik kas ladustada või sellest midagi toota: “Teadlased üle kogu maailma tegelevad sellega, et teha süsihappegaasist mingi toode, millel oleks võimalikult suur väärtus,” ütleb Järvik.

Üks, mida CO2 toodetakse, on metanool, mida vajatakse keemiatööstuses palju ning mida annaks ka autokütusena kasutada. Metanooli tootmine eeldab aga ka vesiniku tootmist. “Probleem seisneb selles, et CO2 on väga stabiilne, süsinik on täielikult oksüdeeritud ja selleks, et sinna vesinik lisada, on vaja väga palju energiat. Teadlaste väljakutse seisnebki selles, kuidas seda energiakulu vähendada,” selgitab Järvik.

Niisiis ongi häda selles, et kuna metanooli tootmise kulu on kõrge, on selle hind ka kaks korda kallim kui fossiilsest kütusest toodetud metanoolil. Islandil siiski kasutatakse metanooli tootmiseks CO2, sest seal on nende asukoha tõttu suur energiaressurss.

Selleks, et CO2-e väärindada mingiks tooteks, võetakse appi katalüsaatorid, tehakse arvutusmudeleid ja loomulikult ka katseid.

Eesti teadlaste ees on tõsised väljakutsed

Maailmas paisatakse fossiilsete kütuste kasutamisega õhku 36 gigatonni CO2 aastas, Eestis on vastav kogus viimasel paaril aastal olnud 10 kuni 12 miljonit tonni aastas. Sellised suured kogused panevad küsima, et millist toodet meil läheks üldse nii palju vaja. Kuna Eestis on mahud väiksemad, on Järviku arvates millegi tootmine siiski realistlik. 

“Süsihappegaasi püüdmine eeldab selle kasutamiseks või transpordiks vajaliku taristu olemasolu. See tähendab mahuteid, kus CO2 ladustada ning transpordi lahendusi. Transportimiseks on võimalik kasutada torutransporti või siis paakautot, rongi või laeva,” ütleb Järvik, et kõik sõltub kogustest.

Kuna CO2 transporditingimused ei ole päris „tavalised“, siis peavad transpordivahendid olema sertifitseeritud. Näiteks Norras on osa laevu sertifitseeritud nii CO2 kui ka LPG (vedelgaasi) veoks.

Järvik arvab, et tehnoloogiliselt on CO2 püüdmine ja käitlemine Eestis täiesti reaalselt teostatav, küsimus on kui palju see maksab. “Üks on kogumise, teine transpordi maksumus ja kolmandaks, kui palju maksab ladustamine või millegi tootmine. Kui meil õnnestuks näiteks luua tehnoloogia, mis võimaldab toota odavalt kallist lõpptoodet, siis muutub CO2 püüdmine kasumlikuks,“ räägib ta.

Kõik keskkonnatehnoloogiad on majanduslikus mõistes kulu. “Kunagi ei püütud vääveldioksiidi (SO2) ei põlevkivielektrijaamades ega söeelektrijaamades (või teiste väävlit sisaldavate kütuste põletamisel), sest seadmed ja materjalid maksavad. Kuid nüüd ei tule SO2 püüdmiseta selliste elektrijaamade opereerimine kõne allagi,” toob Järvik näite.

TalTechis on kõik sellekohased arvutused tehtud, mille järgi maksaks tonni süsihappegaasi püüdmine, transport ja ladustaminet 80 kuni 90 eurot. Paralleelselt võiks siia tuua EL-i kasvuhoonegaaside lubatud heitkoguse ühikutega kauplemise süsteemi (hõlmab EL-i energiamahukaid tööstusettevõtteid ja elektrijaamu), kus ühe tonni CO2 emiteerimine maksis ettevõttele kaks aastat tagasi 25 eurot, täna juba 80. 

Praegu ongi Järviku arvates pudelikaelaks CO2 püüdmine, kuna absorptsiooni (või ka teiste tehnoloogiate) kasutamine on energiamahukas ja suhteliselt kallis või on paljude teiste tehnoloogiate efektiivsus madal. CO2 püüdmise ja transpordi infrastruktuur praegu Eestis puudub, Norras tegeletakse infrastruktuuri arendamisega, et võtta vastu ja ladustada ka mujal püütud CO2.

Miks valida keskkonna-, energia- ja keemiatehnoloogia eriala?

Energia tootmine ja keemiatööstus on tulevikus vältimatult vajalikud valdkonnad, mis moodustavad rikkamate riikide majanduse vundamendi. TalTechi keskkonna-, energia- ja keemiatehnoloogia bakalaureuse õppekava annab hea lähtepunkti suunata nende valdkondade liikumist CO2 neutraalsuse ja keskkonnasäästlikkuse poole ning olla tulevikus tööturul nõutud spetsialist. 

Õppekava sisu ja ülesehitus on keskendunud laialdaste teadmise jagamisele. Saadud teadmised võimaldavad uurida saasteainete levikut keskkonnas ning leida viise jäätmete vähendamiseks või edukalt tegeleda taastuvate kütuste tehnoloogilise kasutamise, alternatiivenergiaallikate, kaugkütte ja kaugjahutuse valdkonnas.

Õppetöös on teooria ja praktika tihedalt põimunud – probleemide lahendamiseks õpitakse programmeerimist, keemiat, füüsikat ja matemaatikat. Õppetööle lisavad põnevust katsetused ja uuringud erinevatel test- ja pilootseadmetel.Vastuvõtt TalTechi 22/23 õppeaastaks juba käib, dokumente võetakse vastu kuni 6.07.2022 kella 12-ni. Avaldusi saab esitada vastuvõtu infosüsteemis SAIS kõikidele õppekavadele.