Tallinna Tehnikaülikooli teadlased ongi nüüd selle tarvis arendanud materjali, mida saab toota kohalikust põlevkivist. Tehnikaülikooli kahel uurimisrühmal ilmus sel teemal ühisartikkel.

Nanopoorsete materjalide uurimisrühma juht, juhtivteadur Mihkel Koel on keemikuna oma uurimisfookuse suunanud eelkõige jäätmevabale keemiale, ehk rohelise keemia põhimõtete rakendamisele. Ka äsja ilmunud artikkel on seotud uute ja efektiivsemate meetodite arendamisega meie elukeskkonna parandamiseks.

Koeli sõnul on kaasaegses materjaliteaduses on jätkuvalt rakenduslikus huviorbiidis just ekstreemsete omadustega materjalide loomine ning nende kasutamine. Selliseid materjale, täpsemalt aerogeele arendavad ka Koeli uurimisrühma teadlased. Aerogeelid on ülimalt poorsed ja seetõttu väikese tihedusega materjalid. Lisaks juhivad nad eriliselt hästi soojust ja elektrit. Uued materjalid annavad ka uudseid ja tõhusaid rakendusi tehnoloogias.

Aerogeel Eesti põlevkivist

Koeli ja tema kolleegide artiklis on fookus eelkõige orgaanilistel aerogeelidel, mille tootmiseks kasutatakse Eesti põlevkivi töötlemisel saadavaid fenoolseid ühendeid ehk siis kohalikku tooret.

Geelist aerogeeli loomiseks kasutatakse suure poorsuse saavutamiseks ülekriitilist ekstraktsiooni süsihappegaasiga. Selle protsessi käigus asendatakse vedelik gaasiga, mille tulemusena tekibki aerogeel – väga kerge ja poorse struktuuriga materjal.

"Ülioluline on fakt, et aerogeel saadakse just kohalikust toorainest ehk Eesti põlevkivi fenoolidest," nentis Koel. Tänu Eesti tooraine ühendite eripärale toimub reaktsioon kiiresti ja toatemperatuuril. Varem eeldas aerogeeli valmimine 100-kraadilist kuumutamisprotsessi pikema aja jooksul.

Saadud aerogeelidesse metallide lisamisel saab tulemuseks aga suurepärase katalüsaatorikandja, mida saaks kasutada näiteks heitvete puhastamisel.

Mihkel Koel peab väga uudseks ja üllatavaks tulemuseks teadmisi metallidega (Fe, Cu, Co ja Ni) rikastatud orgaaniliste aerogeelide käitumisest fotokatalüsaatoritena. Kõige paremad tulemused saadi nikli (Ni) lisamisel.

Neeruravis kasutatav antibiootikum

Tänu suurele poorsusele ja eripinnale on aerogeelid tuntud oma suurepäraste adsorbeerivate omaduste poolest, mis on eriti oluline ka katalüsaatorina toimimisel.

Artiklis analüüsisid teadlased ainete fotokatalüütilist lagundamist reovees. "Selgus, et seda meetodit saab edukalt kasutada näiteks reovee puhastamiseks neeruravis kasutatava antibiootikumi trimethoprim jääkidest. Seni on olnud ravimijääkidest veepuhastusprotsess ülimalt komplitseeritud ja vähese tulemuslikkusega."

Mihkel Koel lisas, et nanopoorsete materjalide uurimisrühmas tegeletakse lisaks veel räni- ja tselluloosi aerogeelidega ja ka orgaanilise aerogeeli pürolüüsimisel ehk kuumutamisel 700–800 kraadini ilma õhu juurdepääsuta, saadava süsiaerogeeliga.

Süsiaerogeelile omakorda metallide lisamisel saadav materjal on aga parimate omadustega katalüsaator elektrolüütiliste reaktsioonide läbiviimiseks. Koostöös TÜ keemiainstituudi teadlase Kaido Tammeveski uurimisrühmaga on tulevikuks seatud eesmärk selle abil täiustada madalatemperatuurseid kütuseelemente.

Tehnikaülikooli teadlaste uurimus ilmus ajakirjas Chemical Engineering Journal.