Esimest korda algasid ulatuslikud fosforiidiuuringud nn Rakvere väljal 1970. aastatel ja päädisid 1988. aastal otsusega alustada selle kaevandamist. See omakorda vallandas fosforiidisõja. Koos 1990. aastate algusega lõppes fosforiidi kaevandamine ka Maardus. Mõni aasta hiljem läks hingusele sealne keemiakombinaat ning enam ei tehtud ka geoloogilisi ja keemiatehnoloogilisi fosforiidiga seotud uuringuid.

Nüüd, pärast ligemale 30 aastat kestnud vaheaega, on need taas käima lükatud. Kuus-seitse aastat tagasi ilmutas sellekohast huvi Viru Keemia Grupp. Praegu tehtavad uuringud algatati riikliku initsiatiivina. Ühelt poolt nähakse fosforiidis strateegilist maavara, mis võiks kasvatada Eestile rahvamajanduslikku rikkust. Teisalt sõltub suuresti haruldaste muldmetallide kättesaadavusest rohepöörde läbiviimise edukus ja neid leidub ka fosforiidimaagis.

Nii tegelevad teadlased ja insenerid fosforiidiga nii Tallinna Tehnikaülikoolis (TTÜ) kui ka Tartu Ülikoolis. Fosforiidivarude paiknemist ja kivimi asukohti, samuti selle kaevandamise iseärasusi ning võimalusi uurivad mäenduse ja geoloogia spetsialistid. Neist viimased on suuresti koondunud Eesti Geoloogiateenistuse ridadesse.

TTÜ-s käivad seevastu Eesti karbifosforiidi kvaliteedi ja omaduste uuringud. Muu hulgas püütakse leida tõhusat tehnoloogiat maagist fosfori ja haruldaste muldmetallide (HMM) kontsentreeritud eraldamiseks. Tartu Ülikoolis uuritakse näiteks seda, kuidas on haruldased muldmetallid fosforiidimaagis jaotunud ja kui palju neid maagis leidub.

Fosforiidimaak sisaldab haruldasi muldmetalle

Muu hulgas fosforiidi uurimisega seotud projekte juhtiv Tartu Ülikooli geoloogia ja mineraloogia professor Kalle Kirsimäe leidis et põhimõtteliselt võiks fosforiit anda Eestile võimaluse toota olulisem määral rahvuslikku rikkust. Umbes samal viisil, nagu põlevkivi tagas kriitilistel ajal energeetilise sõltumatuse ning võimaluse püsima jääda majandusel ja normaalsel elurütmil.

Maailmas laiemalt läheb maapõuest väljavõetud fosforiidimaak umbes 80 protsendi ulatuses väetiste tootmiseks. Kirsimäe hinnangul tuleks seda kord kaevandama hakates anda sellele võimalikult suur lisandväärtus. Teisisõnu tuleks väärindada fosforiiti lõpptoodeteni, mille järele on maailmas suur nõudlus.

"Seda ei ole mitte kellelgi mõtet häbeneda. Seda eesmärki ei ole ka mõtet varjata, sest eesmärk on meie riigi majanduse edendamine ja meie inimeste toetamine," sõnas professor. "Praegu riik küsib meie, teadlaste, ja geoloogiateenistuse käest, mis on seal maa sees, milline on selle kvaliteet, mida ja kuidas saaks sellest teha ning milline oleks nende tegevuste sotsiaal-poliitilised- ja keskkonnamõjud ning tasuvus," lisas Kirsimäe.

Kuna varasematest fosforiidiuuringutest on möödas mitu aastakümmet, tuleks Kirsimäe arvates just heita sellele maavarale uus ja värske pilk. Kuigi alusteadmised on juba olemas, aga tuleks üldgeoloogilised andmed üle kontrollida. Lisaks tuleb uurida fosforiiditöötlemise tehnoloogiaid, mis on viimase 30 aasta jooksul kõvasti arenenud, ja vaadata, kas fosforiiti ammutades tuleb sellega kaasa muud väärtuslikku.

Näiteks võiks olla selleks haruldased muldmetallid. Roheenergeetika arendamise tõttu on viimastel aastatel nõudlus nende järele oluliselt kasvanud. Samas tõdes Kirsimäe, et praegu puudub tööstuslik tehnoloogia, mis võimaldaks samaaegselt eraldada maagist haruldasi muldmetalle ja toota fosforväetist. "Küll tehakse maailmas tõsist tööd selles suunas, et kaltsiumfosfaadist saada ühes etapis ja tootmisvoos kätte nii fosfor kui HMM. Laborikatsed annavad lootust, et need tehnoloogilised väljakutsed on ületatavad," sõnas professor.

Keemiatööstuse proovikivi

Kui praegu toodetakse väävelhappemenetluses fosforhapet, siis haruldased muldmetallid lähevad enamasti jäätmetesse või väetistesse. Mõlemal juhul lähevad need metallid lõplikult kaotsi või muutuvad raskesti kättesaadavaks. Seejuures tekib ühe tonni fosforväetise kohta fosfokipsi viis tonni. Sealt HMM-i kättesaamine on tehnoloogiliselt keeruline ja äärmiselt kulukas.

Nõnda on Kalle Kirsimäe sõnul vaja lahendust, kuidas saada haruldased muldmetallid kätte juba fosforitootmise protsessis. Teise etapina tuleb need liigiti sealt n-ö välja sorteerida "Rohetehnoloogia, eriti energeetika võtmes, siis kriitilise tähtsusega on neid kolm-neli – neodüüm, düsproosium, praseodüüm ja terbium. Näiteks neodüümi ja praseodüümi kasutatakse supermagnetite valmistamisel, neid kasutatakse omakorda tuulegeneraatorite ja elektriautode mootorite tootmisel," kirjeldas professor.

Apatiidist ehk fosforväetise toormest ei ammuta neid praegu tema sõnul maailma mitte keegi. "Enamus HMM-st toodetakse magmalist päritolu kivimitest ja turgu domineerib Hiina. See aga tekitab teistes tööstusriikides muret, mis annab omakorda hoogu HMM-i otsingutele mujal maailmas. Fosforiiti nähakse ühe potentsiaalse tooraineallikana," lisas Kirsimäe.

Professor tõdes, et Eesti fosforiidis on haruldaste muldmetallide sisaldus reeglina madal. Seejuures on seis kõige nigelam just selles apatiidilasundi osas, mis on kõige kõrgema fosfori sisaldusega. Rakvere-Kabala maardlas moodustavad haruldased muldmetallid maagist 0,02–0,03 protsenti. Veidi rohkem on neid Toolse ja Aseri maardla fosforiidis, aga ka seal ei küüni nende sisaldus üle 0,1 protsendi.

Fosforpentaoksiid moodustab aga Eesti fosforiidist 10–20 protsenti. Need teadmised kinnitavad, et kui Eesti fosforiiti otsustatakse kunagi kaevandama hakata, saaks sellest ennekõike väetiste tooraine. Haruldased muldmetallid võivad anda lisandväärtust, kuid tuleb ka arvestada, et nende sisaldus maagis on madal. See omakorda lisab väljakutseid tehnoloogiale, kuidas neid tõhusalt maagist kätte saada ja optimeerida protsessi kasvõi energiakulu mõttes.

Põlevkivikarjääridega võrreldavat mastaapsust ei tule

Kalle Kirsimäe rõhutas, et maardlat ei tasu avada ja tööstust püsti panna isegi miljoni tonni maagi pärast. Investeeringu õigustamiseks on sellisel juhul tagatud toorainevaru liiga väike. Toorainevaru suurus aga oleneb ka fosforiidikihi paksusest ja sügavusest ning kui palju leidub selles hõlpsasti eraldatavat fosforit.

Kõige kvaliteetsem fosforiit paikneb Rakvere ja Kabala maardlas 100–150 meetri sügavusel. Nõnda tuleks seal kõne alla ainult maa-alune kaevandamine. Samas oleks sealt fosforiidi ammutamine keerukas nii kaevandamistingimuste kui ka võimalike keskkonnaprobleemide tõttu. Toolse maardlas on fosforiit maapinnale lähemal ja rajada saaks karjääre. Sealse fosforiidi kvaliteet pole aga sama hea kui Rakveres.

Maailmas laiemalt on fosforiidivarud võrdlemisi suured. Fosfaadi praeguse kasutamise tempo juures jätkub seda aga vähem kui sajaks aastaks, sest sellest ligi pool tuleb taastumatutest allikatest. Euroopa saab vajamineva tooraine valdavalt Lääne-Sahaarast, Marokost. Eesti fosforiidi ainulaadse omadusena leidub selles väga vähe raskmetalle.

Kalle Kirsimäe märkis, et enamasti valmistab settelise ja ka magmalise fosforiidi puhul tõsisemat probleemi kolm elementi – uraan, strontsium ja kaadmium. Näiteks magmalises apatiidis on tema sõnul hästi kõrge strontsiumi sisaldus. Kõige suurem probleem seondub kaadmiumiga, mis on elusorganismidele mürgine.

Eesti fosforiidis on kaadmiumi sisaldused maagi kontsentraadis alla 0,1 mg/kg. Maroko fosforiidis leidub kaadmiumi 200–600 korda rohkem. Kuigi riigid on kehtestanud normid, kui palju võib fosforväetises kaadmiumi leiduda, satub lõpuks sellest mingi osa ikkagi koos väetisega põllumuldadesse. "Sellest teadmisest tulenevalt on Eesti fosforiidist toodetud fosforväetis keskkonnale vähem ohtlik keskkonnale ja see omadus annab meie fosforiidile ja sellest toodetud väetistele otsese müügiargumendi," leidis Kirsimäe.

Teadmised lubavad otsuseid langetada

Hiljutiste kriiside tulemusena kerkis fosforväetiste tootmiseks sobiva kontsentraadi hind maailmaturul 200–300 dollarini tonni kohta. Varasematel aastatel püsis see saja dollari lähedal.. Kirsimäe hindab, et see on kindlasti alumine piir, millest allapoole pole mõtet Eestis fosforiiti kaevandada, rikastada ja töödelda.

Eesti geoloogiateenistuse hinnangul on ainuüksi Toolse maardlas fosforiidi kaevandamise ja rikastamise omahind 110–120 eurot tonni kohta. Seejuures rõhutas Kirsimägi, et veapiir on sellise hinnangu andmisel suur. Tegelik kulu võib olla nii poole väiksem kui ka suurem. Ühtlasi ei sisalda väetisetehase rajamise investeeringuid ega keskkonnamõjude leevendamise kulusid. Professor lisas, et kui hakata fosforiiti kaevandama ja töötlema, tasub maaki väärindada võimalikult palju. Kogu protsess peaks jõudma tippu ehk kõige kallima lõpptooteni kohapeal.

Viimane toob välja, miks tasub fosforiiti uurida ning selle kaevandamise ja töötlemise tehnoloogiaid arendada. "Riik valitsuse tasandil tahab teada, mida maapõu sisaldab, milline on maagi kvaliteet, mida ja kuidas saab sellega teha, milline on investeeringute võimalik maksumus ning milliseks võiks kujuneda toodete turuhind," rääkis Kirsimäe.

"Selleks, et üldse jõuda majanduslikult kaalutletud otsusteni, on vajalik kiretult nendele küsimustele vastused leida," lisas professor. Alles siis, kui kõik need etapid läbitud, võiks keegi üleüldse fosforiidi kaevandamisele ja tööstuse arendamisele mõtlema hakata.

Eesti Geoloogiateenistus tutvustab viimastel aastatel tehtud fosforiidi ja kaasnevate ressursside uuringute tulemusi ning edasisi plaane reedel Teaduste Akadeemias toimuval seminaril.

Senised fosforiidiuuringud:

• Teadlased kasutavad oma uuringutes valdavalt 1980. aastatel tehtud puurimistel saadud arhiiviproove ja siis Eesti Geoloogiateenistuse puuritud puursüdamikke.
• Erinevate analüütiliste meetoditega määrati haruldaste muldmetallide sisaldus.
• Samuti määratakse fosforiidi mineraalne (millised mineraalid seal sisalduvad), üldkeemiline (fosfori sisaldus) ja järelmid erinevate keemiliste koostiste vahel.
• Fosforiiti lahustati erinevates hapetes ning jälgiti, kuidas nendel puhkudel haruldased muldmetallid vabanevad ja uuriti, kuidas neid lahusest hiljem kätte saada.
• Laboritingimustes testiti koos TÜ keemiainstituudi teadlastega ioonvedelikke – kuidas ioonvedelikega oleks võimalik selektiivselt kätte saada HMM-e.
• Jätku-uuringud peavad käsitlema juba üld-geoloogilisi ning spetsiifilisi tehnoloogiaküsimusi.
• Paralleelselt tuleb uurida kaevandamisega kaasnevadid keskkonnamõjusid, samuti sotsiaalseid aspekte.
• Tegemist on pika ja aeganõudva uurimisprotsessiga enne, kui jõuame otsustamiseni, kas järgneb ka n-ö auk-maa-sees staadium ja saame hakata rääkima kaevandamisest, rikastamisest ja tootmisest.