Supramolekulaarse keemia uurimisrühm

Tippkeskuse eesmärk on edendada innovatsiooni ringmajanduses, keskkonnasõbralikku ja kohalikku ressurssi vajavate tehnoloogiate uurimise ning ühiskonna teadlikkuse tõstmise kaudu. Neljas töörühmas on järgmised uurimissuunad. Strateegilise mineraalse toorme rühm kaardistab kriitilisi materjale ja sekundaarseid ressursse jäätmevoogudes, et neid eraldada ja taaskasutada, minimeerides kahjulike jäätmete hulka. Süsiniku-põhise toorme töörühm arendab rohekeemial põhinevaid meetodeid võtme-kemikaalide ja taaskasutatavate plastide jaoks, hinnates ka nende keskkonnamõju. Ringsete tehnoloogiate tööstussiirde rühm fokusseerub skaleerimist võimaldavatele tehnoloogiatele vähendades jäätmeid ja edendades ringlussevõttu, käsitledes ka veepuhastust. Ringmajanduse ärirakenduste ning modelleerimise analüüsi rühm analüüsib jätkusuutlikke ärirakendusi ning toormete väärtusahelaid. Tippkeskuse interdistsiplinaarsus aitab luua Eestile ja Euroopale vajalikke ringmajanduslikke lahendusi.

Käeliste molekulide tuvastamine ja enantiomeeride eraldamine on oluline keskkonna seire, agrokeemia ja ravimite disaini vaatevinklist. Hemikukurituriilid on selleks väga sobilikud, sest neid saab suunatult sünteesida kombineerides erinevaid monomeere ühe-etapilises mehanokeemilises reaktsioonis. Selles jätkusuutlikus protsessis tekitatakse vähem jääke lahusteid vältides ning ise-organiseerumine on võimendatud tänu tahke faasi reaktsioonile. Käesolevas projektis uuritakse hemikukurbituriilide ise-organiseerumise fundamentaalseid aluseid ning rakendatakse neid uute supramolekulaarsete süsteemide loomisel, selleks et käeliste ühendeid tuvastada ja eraldada, aga ka saasteainete korral keemilise muundamise abil väärindada. Katseliste ja arvutuskeemia tulemuste abil luuakse ennustusmeetod uute analüütide tuvastamiskes sobivate omadustega makrotsüklite sünteesiks. Tulemused peaksid huvi pakkuma teadlastele ja rakendajatele, kes kasutavad, toodavad või tuvastavad käelisi ühendeid.

Farmaatsiatööstuse mõju keskonnale on problemaatiline. Ravimite tootmine ja kasutus tekitab suurt CO2 emissiooni, saastab mulda, mikrofloorat ja vett ning tekitab probleeme ka inimese tervisele, kanserogeensete lisandite tõttu. Eriti suur probleem on lahustite kasutusega. Rohelepe seab selged piirangud keskkonnasaaste osas farmaatsiatööstustele, see sunnib "rohelise" ravimtööstuse kõrge maksumuse tõttu, kolima ravimitootmist väljapoole Euroopa Liitu. Selline olukord põhjustab Euroopas tarneahelate ebakindlust ning alandab kriisideks valmisolekut. Vajalikud on uued, rohelised, efektiivsed ja ökonoomsed ravimite tootmise meetodid. IMPACTIVE projekt toob kokku ekspertiisi ja teadmised kahest COST-i tegevusest ja töötab välja uued rohelised meetodid ravimite toimeainete tootmiseks mehhanokeemia abil. Mehhanokeemia rakendab mehhaanilisi protsesse, nagu kuulveskis jahvatust, kahe teoga ekstruuderis pressimist, resonants akustilist segamist ja pihustuskuivatust keemiliste reaktsioonide käivitamiseks. Mehhanokeemia kasutusel on järgmised eelised: see on lahusti-vaba, kõrge effektiivsusega, odav, vähese energiakulu ja CO2 emissiooniga. Projekti lõpuks tõestame mehhanokeemia kasutamise kontseptsiooni toimivust kuue ravimi toimeaine saamiseks väikeses pilootmahus, kusjuures teeme seda kolme erineva ühendiklassi näitel. Hiljutise uuringu andmetel saab mehhanokeemia abil vähendada ökotoksilisust ja CO2 eraldumist üle 85%, samal ajal vähendades tootmismaksumust 12%. Seega IMPACTIVE projekti tulemused võimaldavad ravimitööstusel liikuda tagasi Euroopasse, samas minimeerides keskkonnareostuse teket. Maksimaalse mõju saavutamiseks, ning tänu meie tugevale kommunikatsiooni strateegiale, tagatakse projektitulemuste jagamine teadlaste, farmaatsiatööstuste, regulatoorse- ja avaliku sektori asutuste ning huvigruppidega.