Chemicumis tekkivad biojäätmed kaasaegsete energeetika rakendustele: teel jäätmevabama tuleviku poole

Rakenduselektrokeemia õppetoolis käivitus 2025 aasta alguses Keskkonnainvesteeringute Keskuse poolt rahastatud projekt „Biolagunevatest jäätmetest süsinikmaterjali valmistamismeetodite arendamine“, mille käigus uuritakse süsinikmaterjalide valmistamise võimalusi Chemicumis tekkivatest biojäätmetest.

Igal aastal tekib Euroopa Liidus ligikaudu 130 miljonit tonni biojäätmeid, mille lagunemisel tekib metaan, mis on üks kasvuhoonegaasidest ja mis põhjustab kliima muutuseid. Samas kui töödelda ja lagundada tekkivaid biojäätmeid inertgaasi keskkonnas kontrollitud temperatuuridel vahemikus 600 kuni 1400°C teatud keemiliste reagentide juuresolekul saab valmistada erinevaid süsinikmaterjale kaasaegsete energeetika seadmetele (akud, superkondensaatorid, kütuseelemendid) ja rakendustele (gaaside salvestamine).

Eelpool nimetatud rakendusteks on vaja üsnagi erineva struktuuri (amorfne, grafiitne) ja poorsusega (eripind, pooride ruumala, pooride suurus) süsinikmaterjale. Näiteks sobivad väga väikese poorsuse ja kõrge korrastatusega süsinikmaterjalid (grafiidile sarnase struktuuriga) energia salvestamiseks nii liitium- kui ka naatrium-ioon akudes, samas kui keskmise poorsuse ja vähem korrastatud struktuuriga süsinikmaterjalid on sobilikud gaaside salvestamiseks ja/või teineteisest eraldamiseks. Madaltemperatuursetes kütuseelementides, kus kasutatakse reaktsioonide läbiviimise hõlbustamiseks plaatina katalüsaatorit, saab katalüsaatori koguse vähendamiseks kasutada katalüsaatori kandjana keskmist poorsust ja suuremaid poore omavaid süsinikmaterjale. Väga kõrge poorsusega süsinikmaterjale saab kasutada väga kiireks energia salvestamiseks super- ja hübriidkondensaatorites.

2024. aasta andmetel oli sellistes energeetika rakendustes kasutatavate süsinikmaterjalide turuväärtus ligikaudu 2,5 miljardit USA dollarit ning prognooside kohaselt see vaid kasvab ajendatuna üleilmsetest kliimaeesmärkidest ja puhta energia lahenduste nõudlustest.

Projekti raames uuritakse põhjalikult, kuidas Chemicumi biojäätmetest valmistada erinevate omadustega süsinikmaterjale ja hinnatakse nende potentsiaali kaasaegsete energeetika rakendustes kasutamiseks. Nende tegevustega panustakse ka jäätmete keskkonnamõjude vähendamisse ja kliimaeesmärkide saavutamisse.