Doktoritöö pakub lahenduse põlevkivitööstuse süsinikuheitmete vähendamiseks

Tallinna Tehnikaülikoolis kaitstud Mais Hanna Suleiman Baqaini doktoritöös mängib keskset oxyfuel-tehnoloogia. Erinevalt kütuse tavalises õhus põletamisest tehakse seda puhta hapniku ja retikuleeritud suitsugaasi segus. Selles puudub lämmastik, mis moodustab inimesi tavapäraselt ümbritsevast õhust lõviosa.

Lähenemisviisil on doktoritöö põhjal mitu eelist. Esiteks võimaldab see alandada põlemistemperatuuri, mis pikendab seadmete eluiga ja vähendab lämmastikoksiidide teket. Paratamatult tekib sellega aga rohkem tahkeid jäätmeid, sh tuhka.

Samal ajal võib suitsugaas sisaldada veel põlemata kütust, mis võib suitsugaasi uuele ringile saates põlemises osaleda. Teisisõnu saab toota samast kogusest põlevkivist rohkem energiat. Viimaks suurendab suitsugaasi retsirkulatsioon selles leiduva CO₂ hulka, mis hõlbustab selle kinni püüdmist ja talletamist.

Tehnoloogiat proovis Baqaini oma kolleegidega väikeses TTÜ energiatehnoloogia instituudis asuvas katseseadmes. Selle võimsus oli 60 kW ehk umbes 5000 korda väiksem kui Auvere elektrijaamal. Kindlamatel alustel seisvate järelduste tegemiseks võttis värske doktor esmakordselt appi tehnilise võrdlusmudeli hapnikus põletamise-tehnoloogia rakendamiseks põlevkivielektrijaamades.

Katsed näitasid, et tehnoloogia töötas suuresti oodatud viisil. Lisaks leidis töörühm, et põlevkivi hapnikus põletades oli eralduva vääveldioksiidi hulk nullilähedane ehk sellega õnnestus siduda enam kui 99 protsenti väävlist. Teisalt näitab töö vajadust leida tehnoloogiat kasutusele võttes parem rakendus põlevkivituhale ja teistele tahketele jäätmetele, sest nende hulk kasvas märkimisväärselt.

Varasemad tööd on vihjanud, et seda tuhka saaks kasutada ehitusmaterjalina tsemendis ja tee-ehituses. Samuti on teadlased uurinud selle kasutusvõimalusi väetisena.

Teise laiema teemana uuris Baqaini hapnikus põletamise tehnoloogia rakendamist põlevkiviõlitööstuses. Selleks vaatas ta, mis juhtub sel viisil poolkoksi põletades. Viimane kujutab endas praegu madala kütteväärtusega orgaanilist jäädet. Nõnda uurivad teadlased, kas sellest saaks toota tööstusele kasulikke ühendeid. Katsetes leidis Suleiman Baqaini, et see põles sarnasel temperatuuril kui tavalises õhus. See võiks lihtsustada tehnoloogia rakendamist. Samas vähenesid lämmastikoksiidide heitkogused ehk tekkis vähem õhusaastet.

Lõpuks vaatas Suleiman Baqaini, milline mõju on põlevkivi osaliselt biomassiga asendamisel. Kui tehnoloogiat õnnestub kasutada pikas vaates koos süsiniku sidumisega, viiks see teoreetiliselt negatiivsete CO₂ heitkogusteni. Ta leidis, et põlevkivi ja biomassi koos põletamine oli tõhusam kui selle eraldi tegemine. Sünergia ulatus kasvas biomassi osakaalu suurenedes.

Tervikuna andis töö seega üksikasjalikult aimu, millistel tingimustel ja kuidas muuta hapnikus põletamise tehnoloogia võimalikult tõhusaks. Samas näitab töö ka vajadust mõelda tekkivatele jäätmetele kasutusala leidmiseks. Samuti võivad tulla tehnoloogiat suuremal skaalal rakendades välja tulla midagi, mida väiksema ja täpsemalt kontrollitava katseseadme puhul ei nähtud.

Sellegipoolest oli Baqain veendunud, et töö aitab pingelises julgeolekuolukorras kaasa energiatootmise turvalisuse ja sõltumatuse tagamisele. "Selle asemel, et välistada või keelustada teatud kasvuhoonegaase tekitavaid allikaid, peaksime energiaturgu ja tootmist ühendama ning tegema otsuse elu tsükli hindamise (LCA) põhjal, mitte heitkoguste alusel. Maailm saab ka fossiilkütuseid kasutades liikuda süsinikuneutraalsuse suunas ja tagada energiasõltumatuse piirkondades, kus alternatiivsed rohelised energiaallikad on piiratud," leidis värske doktor.

Tutvu doktoritööga Tallinna Tehnikaülikooli digikogus. Mais Baqainit juhendas Tallinna Tehnikaülikooli täisprofessor tenuuris Alar Konist ja vanemteadur Dmitri Nešumajev. Oponeerisid professor Bo Leckner Chalmersi Tehnoloogiainstituudist ja Lauri Loo ettevõttest R8 Technologies.

Allikas: https://novaator.err.ee/