Kerogen OÜ hakkab põlevkivist õuna ja pirni järele lõhnavat vedelikku pigistama

Uus tehnoloogia keskendub põlevkivi väärindamisele, saaduse saab anda polümeeritööstuse kasutusse.

MARGUS MAIDLA

Kerogeen

Kerogeen on põlevkivis sisalduv orgaaniline aine, see on kõrgmolekulaarsete polüfunktsionaalsete orgaaniliste ainete segu, mis peale süsiniku ja vesiniku sisaldab ka hapnikku, väävlit ja lämmastikku. Pärineb see veekogudes elutsenud organismide jäänustest. Kerogeen on orgaanilistes lahustites praktiliselt lahustumatu amorfne aine. Kerogeeni võib põlevkivis sisalduda kuni 75–80%, kuid harilikult ei ole seda enam kui 20–30%. Eesti põlevkivide – kukersiidi ja diktüoneemaargilliidi – kerogeenil on erinev koostis. Kukersiitse põlevkivi elementaarkoostis on: 77,0% C, 9,7% H, 10,5% O, 1,7% S ja 0,4% N.

Allikas: Vikipeedia

2016. aasta detsembris eraldas SA Archimedes nutika spetsialiseerumise rakendusuuringute toetusmeetme raames kokku 649 309 eurot projektile koond­nimetusega „Kerogen“. Projekti eesmärk on luua põlevkivi kasutamisele täiesti uus tehnoloogiline platvorm, keskendudes põlevkivis sisalduvale kerogeenile.

Tallinna tehnikaülikool avas aprillis grandi toel tööstuskeemia labori, et konkurentsitihedas tööstuskeemia valdkonnas pakkuda vastusena tootjate nõudmistele täppisteaduslikke lahendusi.* Tööstuskeemia labori teaduslik juhendaja Margus Lopp on Tallinna tehnikaülikooli matemaatika-loodusteaduskonna keemiainstituudi orgaanilise keemia õppetooli professor ja Eesti Teaduste Akadeemia liige.

Panin küll intervjuu juurde Vikipeedia kerogeeni mõiste selgituse, aga kuna sellest tuleb pikalt juttu ja valdav osa lugejatest on keemiaga kokku puutunud koolipingis, siis ehk räägite sünteesikeemiku sõnadega, mis see kerogeen on.

Kerogeen on põlevkivi orgaaniline osa. See on see osa, mis põlevkivi väärtuslikuks teeb ja mis põleb, millest tekib õli ja gaas, ülejäänu on mineraalosa, karbonaadid (põhiliselt lubjakivi), silikaadid ehk siis rahvakeeli kivimid. Kerogeen on see must või pruun kuld kivimi sees, vahel ja ümber, mis üldse kogu põlevkivi väärtuslikuks teeb, ja mida kõik väärindajad taga ajavad, otsivad ja püüavad muundada millekski kasulikuks.

Olen läbi lugenud teie projekti tutvustavad materjalid. Kas projekti eesmärk on käivitada Eestis polümeersete ainete tootmiseks mõeldud toorainete ehk polümeeri tootmissisendite tootmine, tehes seda põlevkivi väärindamisega täiesti uudsel ja ainulaadsel moel?

Kogu selle projekti eesmärk on luua põlevkivi kasutamisele täiesti uus tehnoloogiline platvorm. Tahaksin üle toonitada, et kui meie praegune tehnoloogiline platvorm näeb põlevkivi kasutamisel ette peamiselt kahte suunda – kas otse põletamine kateldes elektri saamise eesmärgil või siis põlevkivi muundamine põlevkiviõliks, mille edasist kasutamist võib laias plaanis uuesti jagada kaheks: see õli kas omakorda põletatakse ära või siis on ta sisendiks edasistele põlevkivikeemia produktidele, nt bituumen, asfalditooted või ka põlevkiviõli peenkeemiatooted.

Meie taotlus on põlevkiviõli etapp täiesti vahele jätta, muuta põlevkivis sisalduv kerogeen keemilisteks produktideks otse. Näiteks oksüdeerimisel tekivad kerogeenist karboksüülhapped, mida tõesti kasutatakse üsna laialdaselt polümeeride, aga ka nailoni ja uretaanide ehk ehitusvahu tootmiseks.

Kas juhul, kui projekti eesmärgid on saavutatud, oleme astunud oma peamise maavara põlevkivi väärindamisel mitu suurt sammu edasi?

Jah, võib nii öelda küll. Kui projekt teostub, mis siis kardinaalselt muutub? Peale juba mainitu, et me jätame põlevkiviõli etapi vahele, on uuel tehnoloogilisel platvormil veel päris mitu eelist. Esiteks, süsihappegaasi emissiooni märkimisväärne vähenemine väärindamisprotsessi käigus võrreldes praeguse väärindamisprotsessiga. Termilisel töötlemisel – tahad või ei taha, aga CO₂ emissioonijälg on ikkagi arvestatav – üritame seda eos vältida või väga oluliselt vähendada. Teiseks väheneb järsult, võrreldes praeguste tootmisprotsessi jääkidega, fenoolne reostus – poolkoksi mäed on ju fenoolse reostuse poolest tuntud. Nii püüame oma tehnoloogiaga vähendada fenoolset õhureostust. Igaüks võib tunda Kohtla-Järve ümbruses spetsiifilist kirbet põlevkiviõli lõhna, seda tekitavadki peamiselt fenoolid ja väävliühendid. Samuti peaks oluliselt vähenema veeslahustuvate fenoolsete ühendite muu reostus. Kolmas võimalik läbimurdeline eelis meie kavandataval tehnoloogial on seotud toodetavate sekundaarsete produktidega, selliste toodetega, mille hind ei ole otseses sõltuvuses nafta maailmaturu hinnast. Tootmisprotsessi tulemusena saame tooted, mille hinnad on stabiilsemad ega hüple konjunktuurselt üles-alla nagu põlevkiviõliga seotud toodete hinnad praegu. See omakorda toob ettevõtetele kaasa märkimisväärselt stabiilsema tulubaasi. Selline tootmine on märksa enam kaitstud naftapalavike eest. Peale hinnastabiilsuse väärib väljatoomist ka fakt, et need produktid on keskmiselt kallimad kui põlevkiviõli saadused.

Millised on kavandatava tehnoloogia nõuded põlevkivi toorainele? Teatavasti läheb meil ahju põletamiseks madala kvaliteediga kivi, aga õlitootjatel on nõuded põlevkivi kvaliteedile kõrgemad.

See on väga hea küsimus selles mõttes, et see on üks ülesandeid, mida me hakkame projekti käigus lahendama. Peame määrama vajaliku põlevkivi optimaalse kvaliteedi: millisest põlevkivist saab kõige efektiivsemalt produkti kätte ja mille kasutamisel on keskkonnareostus kõige väiksem.

Räägime ka projekti ärilistest aspektidest. Kas oli raske projekti sellisel kujul maha müüa ehk kuidas leidsite taotluse esitamiseks kommertspartneri?

Selleks et alustada sellele küsimusele vastamist, on meil kõigepealt vaja selgemalt defineerida, mis on meie projekti eesmärgid või siis saavutatavad, taotletavad tulemid. Peamine eesmärk on koostada ja koondada uuele tehnoloogiale võimalikult täiuslik eksperimentaalne andmebaas – esmalt katsetootmise ja edu korral ka tööstuse käivitamiseks. Ja see andmebaas on kindlasti kaup ning koosneb seadmete ja protsessi kirjeldusest, sisenditest, väljunditest, energeetilisest bilansist jne. Andmete kogum ongi siis see, mida osaühing Kerogen hakkab kommertsialiseerima. Peab mõistma ka seda, et meie projekt on rakendusteaduslik projekt, s.t kas hilisemalt kogu see tehnoloogiline platvorm vastab ka kommertseesmärkidele ja on tiražeeritav, praegu me veel seda täie kindlusega väita ei saa. Risk on kindlasti olemas. Meie uurimisetapile peab järgnema katseseadmete ehitamise etapp ja kui mõlemad etapid on edukalt läbitud ning nende alusel on tehtud ökonoomika ja efektiivsusarvutused, alles siis saab öelda juba pea sajaprotsendilise kindlusega, et meie tehnoloogiline platvorm on äriliselt pädev.

Teatavasti ei ole oksüdatsiooniprotsessid tööstuslikul skaalal väga lineaarsed protsessid. Mida teie elukogemus ütleb, kus võivad peituda ohud?

Seal on palju ohtusid – oksüdeerimine on ju põlemine – täielik oksüdeerimine on täielik põlemine. Meil on oma protsessis vaja viia oksüdatsioon ainult teatud molekulideni, s.t teostada oksüdatsioon ainult osaliselt, et saada kätte endale vajaminev produkt. Me peame lähtuma kerogeeni struktuurist, et milliseid tükke me sealt oksüdatsiooniga n-ö välja lõigata saame. Saame lähtuda ainult sellest, mida loodus on meile valmis pannud. Seega ei ole me oma protsesside kujundamisel ise vabad. Meil peab olema tarkust ja oskust tegutseda looduse etteantud raamistikus ja tingimustes.

Rääkige palun lähemalt, mis see taotletav produkt siis ikkagi on, mida tootma soovite hakata?

Meie eesmärkprodukt on läbipaistev, hästi lõhnav – muide, õuna ja pirni järele lõhnav –, mittemürgine vedelik. See ei põleta, ei kõrveta, ainult paitab oma lõhnaga nina. Selle produkti kasutamine lähteainena on sisendiks polümeeritööstusse, sealt juba ka ehitusmaterjalide lähteainena, näiteks polüuretaantooted, ehitus- ja montaažitööde vahud, vahtplastid jne. Millise konkreetse tooteklassi jaoks toorainet valmistada, see sõltub juba ärilistest kalkulatsioonidest ja siin väärib märkimist, et me muidugi võime müüa oma toorainet kas või Hiina, aga võime ka järgmise väärtusahela etapi tootmise käivitada siin Eestis, mis annab täiendavat tulu meie SKTsse, töökohti ja rikkust.

Selles, kuidas dikarboksüülhappeid muundada kõrgema väärtusahelaga toodeteks, maailmas midagi uudset ei ole, neid tehnoloogiaid võib sisse osta või ise juurutada. Meie ülesanne on saada need lähtekomponendid keskkonnasõbralikul ja majanduslikult vastuvõetaval viisil.

Kui uus ikkagi on Kerogen OÜ pakutav tehnoloogia?

Eks kõik uus ole ammu unustatud vana. Kuid peab ka mõistma, et sünteesitehnoloogiad on aastakümnetega läbi teinud väga suure arengu. Eestis on dikarboksüülhapete saamist uuritud pea sama kaua kui üldse põlevkivi (Paul Kogerman, Aleksandra Fomina jt), aga toonased tehnoloogiad, millest lähtuti, olid kallid ja ega tookord keskkonnast ka eriti hoolitud. Ometi saadi väga väärtuslikku informatsiooni, millele tuginedes võime meie edasi minna. Praegu toimub põlevkivikeemias uue põlvkonna sünteesimeetodite rakendamine, uus avastamine ja renessanss. Lugedes teadusartikleid tundub mulle, et ainukesena maailmas mõtlevad hiinlased veidi samamoodi kui meie. Nii et siin Eestis annab edumaa meile uut hoogu liikumisel ammu unustatud vanalt uuele tasemele, oleme selgelt uue tsükli pioneerid, saame ära kasutada kogu varasema koondatud teadusliku potentsiaali ja uued teadmised.

Kerogeni projekt on heas kooskõlas ka meie riigi pikaajaliste taotlustega, kus maapõueressursside madalakvaliteediline väärindamine, näiteks lihtsalt põlevkivi põletamine, peab ajapikku taanduma kõrgtehnoloogilise täppiskeemia ees. Kuidas vastab teie projekt rohekeemia põhimõtetele?

Meie tehnoloogilise platvormi üks alustalasid on rohelise keemia printsiibid. Rakendame siin kõige edumeelsemaid tehnoloogilisi lähtepunkte. Kindlasti ei vaja Eesti põlevkiviga seotuna järjekordseid reostusi või keskkonnaalaseid kataklüsme. See on tõesti meie projekti kõige olulisem ja peamisem lähtekoht. Kinnitan, et kui kohe eos võtta see lähtepunkt, siis on võimalik kogu protsess üles ehitada tarkade valikute abil. Uurimisrühmas on päris mitu noort doktorit ja magistranti, kes väga entusiastlikult ja kirega järgivad rohekeemia printsiipe. Loodud tööstuskeemia laborit juhib dr Gert Preegel, magistrid Kristiina Lips, Kätlin Lužkov ja Birgit Maaten on liitunud grupiga, peagi saabub USAst stažeerimast dr Allan Niidu. Nii et noori andekaid ja võimekaid jätkub.

Olite oma projektitaotluses edukas ja Kerogeni projekti on rahastatud toeka summaga. Nüüd on ehk aeg jagada õpetust teistelegi, kel alles plaanis nutika spetsialiseerumise rakendusuuringu taotlusvooru otsustajate uksele koputada, kuidas sellest protsessist võitjana väljuda.

Selle meetme taotlustes on kaks väga tähtsat projekti osa: esimene on arendusplaan ja teine on äriplaan. Reeglina on need arendusplaanid hästi kirjutatud. Ülikoolide ja teadusasutuste teadlased oskavad oma rakendusteaduslikke projekte sõnastada ja vormistada. Kuid arendusplaani kõrval on olulisel kohal ka äriplaan, mille koostamisel peab olema kandvam roll projekti kommertspartneril, ja kus ta peab siis selgelt välja tooma, kuidas ta seda uuringut ärilisel eesmärgil ära kasutab, ja see on kindlasti projektide olulisim, aga ka raskeim osa. Samamoodi nagu on vaja arendusplaanide koostamise vilumust, on vaja vilumust ja oskusi ka äriplaanide koostamiseks, ja seda napib. Minu soe soovitus on küll kõigile, et äriplaanide koostamisse tuleb kaasata rohkem spetsialiste ja eksperte, kes seda kirjutamise kunsti valdavad – kes on sellised spetsialistid, et esitavad projekti osalistele kuhjaga ebameeldivaid ja läbimõtlemist vajavaid küsimusi, nii et äriplaan saab sellest mitu korda tugevamaks. Meie projekti tööstuspartnerid just sellise valulise kuu läbisid ja võrreldes algsega sai tulemus oluliselt parem. Ma kinnitan üle, et äriplaani koostamine on omaette peen kunst ja kergekäeliselt ei maksa sellesse suhtuda – võid olla hea teadlane või hea ärimees, aga mitte hea plaanide kirjutaja – kaasake spetsialiste, see on edu võti!

Kui nüüd projekti eesmärgid kenasti täituvad, siis kunas ja kuhu on võimalik tulla seda õuna-pirnilõhnalist värvitut vedelikku nuusutama?

Laboratoorsest seadmest, ma loodan, hakkab see jooksma juba projekti lõpuks. Tööstusliku mastaabi osas peab mõistma, et meie projekt teostub kolmeaastase grandi raames ja sellele võivad ja peavad järgnema järgmiste astmete arendusprojektid, lõpuks juba koos tööstusliku katseseadmega, ja sellele peaks järgnema tööstuse rajamise projekt, mis ise ka kestab õige mitu aastat. Nii et kümne aasta pärast võiks kusagilt tööstuslikust „kraanist“ tõesti ka produkti tilkuda või lausa voolata.

Tahaksin lõpetuseks toonitada, et mõistma peab ka seda: kui ühel riigil on maavarad, siis varaks muutuvad nad alles siis, kui nad varaks muudetakse, kui nad vedelevad lihtsalt maapõues, siis nad varad ei ole, neil pole väärtust, nad on lihtsalt mingid kivid, mingi väärtusetu ollus. Kasutamata maavara pole vara, vaid ikka ainult siis, kui teame, kuidas kasutada ja oskame kasutada, suudame maandada tekkivad riskid, alles siis saab sellest ühiskonnale kasulik vara.

* http://novaator.err.ee/589659/ttu-uues-laboris-loodetakse-polevkivist-valja-pigistada-kasulikke-kemikaale