Projektid

Puit on Eesti kõige olulisem biotoore, mille oskuslik väärindamine loob kõrge lisandväärtusega, süsinikku siduvaid lahendusi paljudel elualadel. Täna puudub Eesti ülikoolidel antud valdkonnas ühtne tegevuskava ja vastav taristu, mis suudaks koordineerida teadus-ja arendustööd (T&A) ning pakuks ettevõtetele kaskaadkasutuse printsiibil põhinevaid uusi tooteid kogu väärtusahela ulatuses. Loodav teadustaristu liidab 3 ülikooli, 8 instituudi 14 üksust. Taristuga loodav sünergia võimaldab viia läbi interdistsiplinaarset puidu väärindamise alast tipptasemel T&A tegevust. Jagatud taristu loob uued võimalused teadlaste järelkasvu koolitamiseks ning tugeva baasi rahvusvaheliseks koostööks. Taristu teenuste efektiivseks turundamiseks luuakse ühtne kontaktpunkt. Teadustaristu T&A katab nii primaarse kui ka sekundaarse puidu mehaanilise, keemilise, biokeemilise ja termokeemilise (MKBT) väärindamise luues eeldused ja tugistruktuuri Eesti puiduteaduse ja -tööstuse arenguks uuele tasemele.

Tselluloos on maailmas enamlevinud biopolümeer, mis suudab asendada fossiilseid plaste ja kiudaineid. Tselluloosipõhised plastid moodustavad siiski ainult 0,2% ja tehiskiud 1% maailma tehislike ja sünteetiliste polümeeride kasutusest. Tselluloos vajab nimetatud toodete valmistamiseks keemilist modifitseerimist. Seni on tselluloosikeemia tööstust piiranud protsessi keskkonnamõju ja kulukus. Tselluloos on ka Eesti jaoks kõige olulisem biomaterjalide toore, kuid tselluloosikeemia tööstus on siin piiratud. Samas annab see tööstus tselluloosile kõige kõrgema lisandväärtuse. Kuna Eestis on jõuliselt arenemas biotoodete tööstus, mille väljundiks on tselluloos siis arendab käesolev projekt reaktiivse ekstrusiooni tehnoloogiat, millega tselluloosi keskkonnasäästlikult ja ressursitõhusalt väärindada biomaterjaliks kasutades taimsete õlide tootmise kõrvalsaadusi. Projekti tugevdab ettevõtete ja akadeemia koostööd, suurendab kompetentsi puidukeema valdkonnas ning panustab akadeemilisse järelkasvu.

Inseneripuittoodete valmistamisel läbib puit mitmeid protsessietappe, mis mõjutavad nii puidu kui ka lõpptoote kvaliteeti. Hetkel puuduvad holistilised uuringud nende protsesside kaasmõju kohta liimliite kvaliteedile. Vaatamata 20-aastasele teoreetilisele baasile ebapiisava adhesiooni ja liimkatsete tulemuste varieeruvuse mõistmiseks on vahendid, et mõista pinnadefektide mõju liimliite kvaliteedile, välja arendamata, mille tulemuseks on suured hajuvused liimliite kvaliteedis ja aeglane tehniline areng. Lisaks uuritakse projektis inseneripuittoodete tulepüsivust. Täiustatakse projekteerimis- ja hindamismeetodeid ning laiendatakse nende ulatust uutele uuenduslikele puittoodetele, mis põhinevad eksperimentaalsetel uuringutel ja termomehaanilistel simulatsioonidel. Projekti tulemused kiirendavad biopõhiste liimide kasutuselevõttu, parandavad inseneripuittoodete konkurentsivõimet ja turvalisust ning soodustavad madala kvaliteediga puiduliikide kasutamist.

Projekt keskendus Eestis kättesaadava puiduressursi ja selle väärindamise võimaluste terviklikule kaardistamisele, et toetada riiklikku eesmärki suurendada puidu väärtusahelat, tugevdada biopõhist majandust ning panustada kliimaneutraalsuse saavutamisse. Uuringu eesmärk oli hinnata Eesti puiduressurssi aastani 2050, analüüsida sobivaid keemilise, mikrobioloogilise ja mehhaanilise töötluse tehnoloogiaid ning pakkuda välja realistlikud puidu väärindamise arengusuunad Eesti tingimustes. Töö käigus kaardistatakse Eesti sisene ning potentsiaalselt imporditav puiduressurss, arvestades puuliike, sortimente ja looduskaitselisi piiranguid ning Eesti raiemahtu (10 mln m³ aastas). Ressurss hinnatakse eraldi metsaomanike gruppide lõikes, sh RMK, erametsaomanikud ja tööstuslikud suuromanikud. Koostatakse ülevaade puidu keemilise ja mikrobioloogilise väärindamise tehnoloogiatest (TRL 6–9) ning nende võimalikest tootegruppidest generatsioonide kaupa. Analüüsitakse Eesti tingimustesse sobivaid fraktsioneerimis- ja lõpptoodete tootmise tehnoloogiaid, arvestades kättesaadava puiduressursi mastaapi, tarneahela jätkusuutlikkust, tööjõuvajadust, investeeringuvõimekust ja kliimapoliitika eesmärke (sh CO₂ sidumine ja LULUCF metoodika). Hinnati ka täiendavate bioressursside, vee- ja energiatarbe ning muude võtmetegurite mõju potentsiaalsele tootmise rajamisele. Projektis käsitletakse insener-tehnilise ja keemiaoskustega tööjõu vajadust ning tulevikuprognoosi, tuginedes OSKA varasematele analüüsidele. Samuti hinnatakse labori- ja teadusarenduse infrastruktuuri arendamise vajadusi, arvestades puidu väärindamise fookustippkeskuse loomist ning Metrosert ASi biorafineerimise arenduskeskuse valmimist. Tulemused annavad tervikliku ülevaate puiduressursi kasutamise strateegilistest võimalustest ning soovitused, kuidas kujundada Eestis konkurentsivõimelist puidu väärindamise väärtusahelat, mis looks kõrget lisandväärtust ja toetaks kliimaneutraalse majanduse eesmärke.

Tegemist projekti BioStyrene (ER30) jätkuprojektiga. Selle käigus uuritakse ER30 projektis väljatöötatud materjalide keskkonnamõju ning laiendatakse materjalide kasutusalasid

Tselluloos kui enamlevinud biopolümeer on suure potentsiaaliga plastitööstuse tooraine. Tselluloos ei ole algsel kujul termoplastne, ega töödeldav plastitehnoloogia meetodite abil. Seega on kasutus mitmes laitarbevaldkonnas seni piiratud. Ioonsetes vedelikes toimuvate tselluloosi lahustamisprotsesside avastamine on loonud mitmeid uusi võimalusi selle keemiliseks modifitseerimiseks. Suure potentsiaaliga on ioonsete vedelike keskkonnas sünteesitud pikema süsiniku ahelaga kõrvalrühmasid sisaldavad tselluloosi estrid, mille saamist käesolev projekt uurib. Antud kõrvalrühmad muudavad tselluloosi termoplastseks ja võimaldavad kontrollida selle keemilisi ja füüsikalisi omadusi. Projekti käigus arendatakse välja uudse termoplastse tselluloosi valmistamise laboratoorne pilootliin ja pakutakse välja tehnoloogiline lahendus materjalide valmistamiseks ja töötlemiseks. Töö tulemus pakub tselluloosi keemia ja plastitehnoloogia sünergias uusi laiatarbeplaste.

Projekti käigus uuritakse erinevate tselluloosi keemilisel väärindamisel valmistatud materjalide kasutusvõimalusi elktrienergia kogumiseks triboelektrilisel meetodil. Tallinna Tehnikaülikooli biopolümeeride tehnoloogia laboris valmistatakse tselluloosi derivaadid ning toodetakse neist elektrketruse teel nanokiulised lausmaterjalid. Määratakse lausmaterjalide peamised füüsikalised omadused. Projekti partner RISE konstrueerib lausmaterjalidest triboelektrilised seadmed ja hindab nende elektrienergia tootmise võimet.