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.

CO2 kontsentratsiooni vähendamine atmosfääris on inimkonna üks kriitilisemaid probleeme. Efektiivse lõhustamistehnoloogia olemasolu korral võiks CO2-st samas saada väärtuslik resurss. Üks võimalik tehnoloogia selleks on CO2 sidumine ja elektrokeemiline lõhustamine sulasoolade segudes, kus CO2 muundatakse tahkeks süsinikuks ning gaasiliseks hapnikuks. Käesoleva projekti eesmärgiks on uurida protsesse selles tehnoloogias, et luua tehnoloogiast tervikuna parem arusaam, aga ennekõike võimalikke rakendusmeetodeid. Protsessi süsinikprodukti väärindamine komponendina nutikates ja kestlikkes energiatehnoloogiates nagu kütuseelemendid, akud ja superkondensaatorid selle projekti käigus võimaldab ühelt poolt luua ajendi juba olemasoleva CO2 sidumiseks ning teiselt poolt vähendada tulevikus atmosfääri paisatava CO2 hulka. Produktide CO2 ekvivalendi madalal hoidmiseks keskendutakse ka rohekeemia printsiipide mõju uurimisele ja nende rakendamisele CO2 elektrolüüsi tehnoloogias.