Iga päev hingame, pidades iseenesestmõistetavaks, et siseruumide õhk on puhas. Selle mugavuse taga töötab aga ulatuslik filtritööstus, mis kulutab igal aastal tohutul hulgal plastmassist filtreid ja jätab endast märkimisväärse ökoloogilise jalajälje. Pandeemia näitas selgelt, et isegi tervishoius kasutatavad filtrid võivad kujuneda uueks plastijäätmete allikaks. Seetõttu küsitakse üha sagedamini: kuidas tagada tõhus õhufiltreerimine, kahjustamata samal ajal keskkonda?
Kaunase Tehnikaülikooli (KTU) Keemiatehnoloogia teaduskonna (CTF) teadlaste uuringud näitavad, et lahendus on olemas: biopolümeeridel põhinevad filtrid võivad oma omadustelt võrdsustuda sünteetilistega ja neid isegi ületada, pakkudes samal ajal jätkusuutlikumaid lahendusi nii tootmise kui ka jäätmekäitluse jaoks.
Õhufiltreerimine ja selle varjatud mõju keskkonnale
Õhufiltreerimine on üks olulisemaid vahendeid hea siseruumide õhukvaliteedi ja inimeste tervise tagamisel. Seda tehnoloogiat tuleb aga hinnata kogu elutsükli vaates – alates tooraine kaevandamisest kuni jäätmete käitlemiseni.
Enamik traditsioonilisi filtreid valmistatakse naftapõhistest polümeeridest, nagu polüpropüleen (PP) ja polüetüleentereftalaat (PET). Nende tootmine:
- tarbib taastumatuid fossiilseid ressursse;
- suurendab kasvuhoonegaaside heidet;
- toob kaasa raskesti taaskasutatavaid plastjäätmeid.
Mis on biopolümeerid?
Biopolümeerid on lai polümeeride rühm, kuhu kuuluvad polümeersed materjalid, mis on saadud taastuvatest bioloogilist päritolu allikatest. Nendeks allikateks võivad olla:
- taimne tooraine (mais, suhkruroog, taimeõlid),
- mikroorganismid,
- bioloogilised jäätmed.
KTU CTF teadlane Goda Masionė selgitab, et biopolümeerid jagunevad üldiselt kolmeks põhigrupiks:
- Looduslikud polümeerid, mida saadakse otse looduslikest allikatest, näiteks tärklis või tselluloos.
- Mikroorganismide poolt biosünteesitud polümeerid, nagu polühüdroksüalkaanaadid (PHA) ja polülaktiidhape (PLA).
- Keemilise sünteesi biopolümeerid, mille keemiline struktuur on identne naftapõhiste polümeeridega, kuid mida toodetakse bioloogilist päritolu monomeeridest (nt bio-polüamiid, bio-propüleen, bio-polüetüleen).
„Igal rühmal on oma eripärased omadused ja kasutusvõimalused erinevates valdkondades, kuid kõige suurema potentsiaaliga on teine ja kolmas rühm, sest nende omadused sarnanevad enim tavapärastele plastidele,“ rõhutab Masionė.
Biopolümeeridest filtrid võivad sünteetilisi isegi ületada
KTU teadlased viisid läbi ulatuslikud uuringud, et hinnata biopolümeeride sobivust õhufiltrite valmistamiseks. Uuring näitas, et suurimat potentsiaali omavad:
- polübutüleensuktsinaat (PBS),
- polülaktiidhape (PLA),
- polüamiid 1010 (PA1010).
Need materjalid eristuvad soodsate füüsikaliste omaduste poolest – sobiv kiu läbimõõt, kõrge hüdrofoobsus ja hea töödeldavus.
KTU CTF professor dr Dainius Martuzevičius toob välja, et nende biopolümeeride kasutamine annab võrreldes traditsiooniliste materjalidega märkimisväärseid keskkonnaeeliseid:
- vähendab kasvuhoonegaaside heidet,
- vähendab sõltuvust fossiilsetest toorainetest,
- võimaldab arendada jätkusuutlikumaid filtreerimissüsteeme.
Uuringus välja töötatud filtrid näitasid väga erinevat filtreerimise efektiivsust – umbes 50 kuni üle 99 protsendi, sõltuvalt kasutatud biopolümeerist ja kiustruktuurist.
„Kõrgeimat efektiivsust näitasid PLA- ja PA1010-põhised filtrid – vastavalt 99,91% ja 99,85% alla 1 mikromeetri suuruste osakeste puhul. Need tulemused näitavad, et biopolümeeridest filtrid võivad tõhususelt olla võrreldavad või lausa paremad kui tavapärased sünteetilised filtrid,“ märgib Martuzevičius.
Miks on vaja otsida jätkusuutlikumaid alternatiive?
Goda Masionė sõnul sobivad biopolümeeridel põhinevad filtrid kasutamiseks valdkondades, kus on vaja erakordselt kõrget filtreerimise efektiivsust. COVID-19 pandeemia näitas, kui oluline see on – hüppeliselt kasvanud kaitsemaskide, respiraatorite ja muude filtrite kasutus tõi ilmsiks nende toodete mahu ja mõju keskkonnale.
„Aastatel 2020–2022 kasutati maailmas hinnanguliselt umbes 900 miljardit ühekordset kaitsemaski, mille tootmine põhjustas ligi 18 miljonit tonni CO₂ heidet. See olukord osutas üheselt vajadusele leida jätkusuutlikumaid lahendusi,“ rõhutab ta.
Teine paljulubav valdkond on hoonete ventilatsiooni- ja õhufiltreerimissüsteemid, eriti avalikes ja äripindades, kus järjest rohkem tähelepanu pööratakse jätkusuutlikkusele ja hoonete sertifitseerimisele (nt BREEAM, LEED). Sellistes projektides on biopolümeeride kasutamine mitte ainult tehniliselt võimalik, vaid ka keskkonnahoiu seisukohast põhjendatud, sest see aitab vähendada toote mõju keskkonnale kogu elutsükli jooksul.
„Väga oluline roll on siin tarbijal, kes saab oma valikutega turgu ja tootmist mõjutada. Iga kord, kui tarbija pöörab tähelepanu toote koostisele ja keskkonnamõjule, annab ta tootjatele ja müüjatele selge signaali. Kui eelistatakse jätkusuutlikumaid lahendusi, on tootjad sunnitud otsima uusi tehnoloogiaid, investeerima innovaatilistesse materjalidesse ja rakendama keskkonnasäästlikumaid tootmisviise,“ rõhutab Masionė.
Kasvav tarbijate teadlikkus suurendab survet tootjatele
Martuzevičiuse sõnul tähistavad Euroopa Liidu uued nõuded, mida rakendatakse Tarbekaupade kestlikkuse ja ökodisaini määruse alusel, süsteemset pööret suurema toote läbipaistvuse ja tootjavastutuse suunas. Tõenäoliselt laienevad need põhimõtted peagi ka filtrite sektorile, kohustades tootjaid esitama:
- detailset infot toote koostise kohta,
- andmeid toote kestlikkuse näitajate kohta,
- teavet keskkonnamõju kohta.
„Muudatuste eesmärk on tugevdada <strong ökodisaini põhimõtteid ja suurendada läbipaistvust, kasutades näiteks keskkonnadeklaratsioone (Environmental Product Declaration, EPD). See tähendab, et filtritootjad peavad hoolikamalt valima tooraineid ning hindama tootmisprotsesside mõju kogu toote elutsükli vältel,“ selgitab ta.
Tootjate jaoks tähendab see ühtaegu nii väljakutset kui ka võimalust:
- tuleb investeerida jätkusuutlikumatesse tehnoloogiatesse ja protsessidesse;
- samal ajal avaneb võimalus eristuda turul vastutustundlike ja kestlike tarnijatena.
Tarbijate jaoks toob see kaasa suurema läbipaistvuse – nad saavad valida tooteid, mille keskkonnamõju on kirjeldatud selge ja objektiivse teabega. Selline areng võib kiirendada kogu turu muutumist, sest kasvav tarbijate teadlikkus avaldab tootjatele survet luua aina kestlikumaid lahendusi.
Biopolümeeride kasutamisel kerkivad ka eetilised küsimused
Masionė juhib tähelepanu, et biolagunevus on küll sageli kestlikkuse tunnus, kuid õhufiltrite puhul ei pruugi see alati tähendada väiksemat keskkonnamõju. Kasutatud filtrid võivad olla saastunud, mistõttu:
- nende kompostimine või biolagundamine on keeruline ja vahel isegi ohtlik,
- on oht, et saasteained satuvad keskkonda,
- valesti käideldud filtrid võivad muutuda mikroplasti allikaks.
„Teoreetiliselt oleks filtreid võimalik taaskasutada, kuid saastunud filtrite puhastamine ja regenereerimine on keerukas ja energiamahukas. Praktikas põletatakse need enamasti või ladestatakse prügilatesse,“ selgitab ta.
Lisaks toob Masionė välja, et kuigi biopolümeeride kasutamine filtrite tootmises võib tunduda sammuna suurema kestlikkuse poole, nõuab nende tootmine sageli palju maad, vett ja teisi ressursse. Mõned biopolümeerid valmistatakse nn esimese põlvkonna toorainest, s.t toidukultuuridest, mis tekitab eetilisi vaidlusi seoses konkurentsiga toidutootmisega. Olulise osa keskkonnamõjust võib anda ka tooraine transport ja logistika.
„Seetõttu keskendutakse üha enam teise ja kolmanda põlvkonna biomassi allikatele, nagu toidu- ja põllumajandusjäätmed või vetikad. Sellised toorained ei võistle toidutootmisega ning võimaldavad kasutada sekundaarseid bioloogilisi ressursse, toetades sellega ringmajanduse põhimõtteid,“ lisab ta.
