Projektid

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.

Bioressursside tõhus kasutamine on hädavajalik kestliku ja süsinikuneutraalse ühiskonna saavutamiseks. Projekt AGRI-WASTE2H2 keskendub põhust saadud tselluloosile – rikkalikule, kuid alakasutatud põllumajandussaadusele – mida kasutatakse lähtematerjalina elektrokeemilises protsessis. See protsess on kohandatud rohelise vesiniku tootmise tõhususe parandamiseks, tarbides oluliselt vähem energiat kui tavaline vee elektrolüüs. Samal ajal toodab protsess väärtuslikke keemilisi ühendeid ja materjale. AGRI-WASTE2H2 põhineb kolme Põhja- ja Baltimaa – Soome, Rootsi ja Eesti – teadlaste kompetentsil. Sünteetilise voolukeemia uurimisrühm Tallinna Tehnikaülikoolis keskendub tselluloosi elektrokeemilise oksüdatsiooni üleviimisele voolurežiimi, eesmärgiga saavutada kõrgem efektiivsus ja saagis. Protsessi mastabiseerimine voolurežiimis on võtmetähtsusega samm edukaks tööstuslikuks rakendamiseks. AGRI-WASTE2H2 kasutab Põhja- ja Baltimaade piirkonna taastuvenergia ja põllumajanduslike kõrvalsaaduste rohkusest tulenevaid võimalusi kütuse ja kemikaalide tootmiseks, aidates vähendada piirkonna sõltuvust fossiilsetest lähtematerjalidest. Seeläbi loob projekt võimalusi CO2 heitmete vähendamiseks ja piirkondliku sõltumatuse suurendamiseks, edendades samal ajal uute roheliste tööstusharude kasvu, millest saavad eriti kasu maapiirkonnad. Kolme Põhja- ja Baltimaade riigi teadlaste koostöö võimaldab saavutada tulemusi, mida üksikpartner iseseisvalt ei suudaks ning edendab piirkondlikku mobiilsust ja uusi koostöövõimalusi. Kasutades oma erialaseid teadmisi, on meie eesmärk edendada innovatsiooni, mis on kohandatud piirkonna vajaduste ja tugevustega.

Asümmeetriline katalüüs mängib üht tähtsaimat rolli kaasaegses orgaanilises keemias võimaldades sünteesida bioloogiliselt aktiivseid ühendeid ja ravimeid. Organokatalüüsi liitmine elektrokeemiaga annab uued võimalused asümmeetriliste muundumiste läbiviimiseks lisaks klassikalisele termokeemilisele aktivatsioonile. Selles jätkusuutlikus lähenemises kasutakse ohutuid organokatalüsaatoreid kiraalsuse sisseviimiseks ning elektrone kui jäljetuid ja rohelisi reagente, et genereerida kõrge reaktiivsusega radikaalseid osakesi pehmetes reaktsioonitingimustes vältides toksiliste ja kallite redokskemikaalide kasutamist. Selliste muundumiste efektiivsust ja usaldusväärsust saab tõsta viies reaktsiooni läbi pidevas voolus. See projekt on näide eesliini teadusest, mis kombineerib omavahel erinevad orgaanilise sünteesi uurimisvaldkonnad ja keemiatehnoloogia, mida saab potentsiaalselt kasutada uute ja tõhusate elupäästvate ravimite arendamiseks.

Projekt keskendub uute energia- ja ressursitõhusate muundumiste arendamisele, mida saaks potentsiaalselt rakendada tööstusprotsessides. Sünteetiline elektrokeemia äratab üha enam tähelepanu kui alternatiiv klassikalistele termokeemilistele protsessidele, mis vajavad toksilisi ja kalleid siirdemetall-katalüsaatoreid või stöhhiomeetrilises koguses kahjulikke oksüdeerijaid. Elektrokeemilistes reaktsioonides kasutatakse elektrone kui „jäljetuid ja rohelisi reagente“, et genereerida kõrge reaktiivsusega radikaale pehmetes reaktsioonitingimustes, mis tagab juurdepääsu varem ligipääsmatutele sünteesiradadele. Lisaks on võimalik rakendada jätkusuutlikku päikese- või tuuleenergiat, mis teeb elektrokeemia veelgi atraktiivsemaks. Selle projekti raames oleme edukalt näidanud uut elektrokeemilist lähenemist hüdroksüleeritud areenide sünteesiks, mis ei vaja oksüdeerijaid ega metallkatalüsaatoreid. Sellist tüüpi ühendid on laialdaselt kasutuses eelühenditena väärtuslike polümeeride ja keeruliste bioaktiivsete molekulide sünteesis ning nad on levinud struktuurifragmentideks paljudes looduslikes ühendites. Oleme oma teadustöös kasutanud soodsat ise valmistatud seadet, et viia elektrokeemiline muundumine läbi pidevvoolusüsteemis. Pidevvoolusüsteemi kasutamine võimaldas meil arendada töökindla ja skaleeritava protsessi, mis muudab selle keemiatööstuse jaoks eriti huvipakkuvaks.