Viimsi eestvedamisel sünnib Eesti esimene süsinikuneutraalne asfalt

Viimsi vallavalitsus juhib riiklikku innovatsiooniprojekti, mille käigus valmib Eesti esimene süsinikuneutraalne asfaltsegu. Selle väljatöötamist koordineerib Tallinna Tehnikaülikool (TalTech).

2025. aastal saab Haabneeme alevikus asuv Randvere tee uue asfaltkatte, mis on Eesti teadlaste poolt spetsiaalselt välja töötatud ja süsinikneutraalne. Kuidas see saavutatakse ja milline on Eesti esimese süsinikuneutraalse asfaltsegu tähendus üldises rohepöörde kontekstis? Uurisime TalTechi teadlastelt Kristjan Lillelt ja Karli Kontsonilt.

Meie esimene kohtumispaik on Teede Tehnokeskuse aktsiaseltsi laboratooriumis. Viimsi vallavalitsuse delegatsioon on tulnud tutvuma teadlaste töö tulemustega ja uurima projekti hetkeseisu.

Bituumenipõud paneb otsima uusi lahendusi
Kristjan ja Karli keskenduvad täna oma töös ligniini kasutamisele asfaltsegus bituumeni asemel. Inimestele tuttava spetsiifilise lõhnaga bituumenit saadakse peamiselt naftatöötlemise kõrvalproduktina. Bituumen on teede ehitamiseks kriitilise tähtsusega, olles üks võtmekomponente asfaltsegus ja tagades selle vastupidavuse.

„Probleemiks on see, et bituumeni tootmine on väga energiamahukas. Selle tootmise CO₂  jalajälg on väga suur. Kui vaadata teede ehituses kasutatava asfaldi lähtematerjalide ökoloogilist jalajälge, siis sellest 90% moodustab bituumen. See on probleem, mida me üritame ligniini kasutuselevõtmisega lahendada,“ selgitab Karli Kontson.

2022. aastal puhkenud sõja järel tabas Euroopat ja sealhulgas ka Eestit bituumenipõud ning turuhind kahekordistus. See oli esimene kord, kui TalTech ja transpordiamet hakkasid koos mõtlema, kuidas olukorda leevendada.

Euroopa sai enne sõda umbes poole ja Eesti kogu oma vajaliku bituumeni sisuliselt Venemaalt pärit naftast. Bituumenit kulub Eesti teedele aastas kuni 120 000 tonni. See tume viskoosne vedelik on teadlaste sõnul üsna kapriisse iseloomuga. Just turul pakutava bituumeni kõikuv kvaliteet muudab ka selle kasutamise keeruliseks. 

Bituumeni kättesaadavuse probleemi kontekstis hakati otsima erinevaid lahendusi ja üks, mis teadlastele erialasest teaduskirjandusest silma jäi, oli ligniin. Ligniin on puidu töötlemisel tekkiv jääkprodukt ja see on tselluloosi ning hemitselluloosi kõrval üks kolmest biopolümeerist, millest koosneb kogu meie ümber olev taimne biomass. Ligniin on oluline, sest annab puidule vajaliku jäikuse, veehülgavuse ja kaitseb seda mädanemise eest.

Teadlaste sõnul on turul pakutava ligniini kvaliteet ja omadused erinevad, aga pärast põhjalikke katsetusi laboris on nad suutnud Eestis seda tootva Fibenoli toodangust välja valida teedeehituseks sobivaima materjali. Ligniini tekib palju paberitööstuses, aga seni on antud valdkonnas seda kasutatud tööstuse energiavajaduse leevendamiseks. Lihtsamalt öeldes on ligniini kui jääkprodukti siiani nii Eestis kui ka mujal maailmas enamasti põletatud. Tulevik võib aga olla hoopis erinev.

Rohepööre on ligniini taas aktuaalseks muutnud
Erialane teaduskirjandus, mis Kristjan Lille ja Karli Kontsoni kätte esmalt jõudis, puudutas ligniini kasutamist 1980ndatel Ameerika Ühendriikides. Teadlaste sõnul on täna ligniini kasutamises Euroopas väga edukas Holland, ent ka Põhjamaades on pilgud pööratud selles suunas. Siin tasub aga arvesse võtta, et võrreldes Hollandiga on Eestis sõiduteede temperatuuri kõikumine märkimisväärselt suurem. 

Kristjan Lille sõnul näitavad nende mõõtmised, et kohati võib olla teekatte temperatuur Eestis suvel kuni 60 kraadi. Samas peab teekattesegu vastu pidama ka siinsele talvele, kus teekatte temperatuur langeb kohati miinus 30 kraadini. Ja järjestikku võivad olla päevad, kus temperatuur on üle ja alla nulli. Selline temperatuurikõikumine mõjub teadlaste kinnitusel meie teedele väga halvasti.

Aga meil on ju põlevkivi?
Eestis on põlevkivist saadud bituumenit kasutatud asfaltsegus, aga seda asenduseks kasutada pole siiski võimalik. „Ühelt poolt sisaldab see kantserogeenseid aineid, aga teisalt ei sobi see väga hästi ka asfaltsegusse, sest ei kannata kuuma ja muutub kiirelt rabedaks,“ võtab Kontson selle teema kokku.

Miks siis ikkagi eelistada ligniini? Karli Kontson haarab laual olevatest bituumeni ja ligniini purkidest ja selgitab: „Kui bituumeni jalajälg on 150 kuni 750 kilogrammi CO₂ ühe tonni kohta, siis Fibenoli ligniinil on see miinus 1968 kilogrammi CO₂ ühe toodetud tonni kohta. Ehk siis, kui seda mitte ära põletada, nagu praegu tselluloositööstuses tehakse, siis pikaajalisel kasutusel teedeehituses saame arvestada väga suure keskkonna jalajälje vähenemisega. See on ka põhjus, miks ligniini hetkel nii aktiivselt uuritakse.“

TalTechi teadlaste ja nende koostööpartnerite töö tulemusel peaks 2025. aastal Viimsis maha pandama asfaltsegu, millel polegi CO₂ jalajälge. See on osa tööst, mida tehakse selle nimel, et saavutada hädavajalik süsinikuneutraalsus. Teede ehituses on selleks ainus võimalus bioloogiliste toodete kasutuselevõtt. 

Kuid seegi pole praegu veel odav lahendus, sest Eestis toodetud ligniini tonn on üle kahe korra kallim bituumenist, mida tuleb hankida Leedu, Rootsi või Poola rafineerimistehastest. Kontson on tulevikus hinna langemise osas siiski optimistlik ja toob näite, et mujal maailmas on suurte tootmismahtude korral ligniini ja bituumeni hinnad ligilähedased.

Ligniinil ja ligniinil on vahe
Kõige suuremas mahus tekib ligniini tselluloositööstuses, aga sealne ligniin on toodetud teistsuguse meetodiga ja praegu ei ole teadlastel teada, kuidas see asfaltsegus kasutatuna käituks. Hetkel pakub teadlastele vajalikku ligniini Imavere pelletitehase territooriumile rajatud Fibenoli puidu väärindamise katsetehas. 
Tehases lagundatakse temperatuuri, rõhu ja mehhaanilise jõu koostoimel puitmassist välja hemitselluloos (polüsahhariid, mis moodustab keskmiselt 20% biomassist), mille saab seejärel ligniini-tselluloosi massist eraldada. Edasi siirdub puhastatud puidumass hüdrolüüsi, mille käigus lagundatakse tselluloos ensüümide abil suhkruteks, mida järgnevates protsessides saab veel eraldi puhastada. Teise produktina jääb järgi pulbri kujul ligniin. Aga seegi võib veel muutuda, sest piiri taga on juba proovitud ligniinist ka vedelal kujul bituumeni asendajat toota.

Karli Kontson ja Kristjan Lill käisid juulikuus Ameerika Ühendriikides konverentsil, kus ühe sealse teadusasutuse esindajad näitasid neile ligniini põhjal valmistatud bituumeni asendajat. „See nägi välja täpselt nagu bituumen ja oli sama viskoosne, aga muidugi me ei tea, millised on selle sideaine omadused ja sobivus Eesti oludesse,“ on Eesti teadlased nähtu osas mõnevõrra äraootaval seisukohal. 

„Pigem usume, et ligniini kasutamine on vaheetapp,“ ütleb Kontson, kes ennustab biomassi rafineerimisel loodava aseaine võidukäiku. Üks võimalus on kasutusele võtta ka plastjäätmeid, mille ümbertöötlemisel saadavaid materjale ja õlisid saaks suunata asfaltsegusse. Mõned aastad tagasi katsetati ka Viimsis plastikasfaldiga, mille leiab Randvere tee parklast, mis on ühtlasi säästliku sademeveelahenduse näidisala. Plastikjäätmetest graanulid sulatatakse asfaltsegu sisse piisavalt kõrgel temperatuuril, mille juures plastik seguneb ühtlaselt ning kahjulikke mikroplastkiude ei teki.

Viimsis Randvere teele jõudvas asfaltsegus saab ligniini sisaldus olema 30–40% ja hetkel on teadlased selliseid retsepte juba laboris edukalt katsetanud. Lille ja Kontsoni sõnul on nad laboris läbi proovinud üle 20 erinevat segu, et leida siinsetele oludele sobivaim.

Karli Kontsoni sõnul oli üllatav see, et vähemalt praegu näitavad laboris tehtud katsed, et ligniini kasutav segu on stabiilsem erinevate temperatuuride korral. See oli teadlaste sõnul positiivne üllatus ja inimestele võib see tähendada seda, et lisaks süsinikneutraalsusele võime ligniini kasutuselevõtuga saada ka vastupidavamad teed.

Teed kuluvad Eestis tänu naastrehvidele kuni kolm korda kiiremini
Teehoid on kallis ja oluline valdkond. Eesti vajab aastas umbes 210 miljonit eurot, et olemasolevaid riigiteid säilitada ja parandada. Karli Kontson ja Kristjan Lill koos kolleegidega analüüsivad TalTechi akrediteeritud laboris Eesti teedele paigaldatavate asfaltsegude kvaliteeti igapäevaselt. Üldiselt on meeste sõnul kvaliteet väga hea, aga probleem ei peitu mitte niivõrd ehituslikus pooles, kuivõrd inimeste endi valikutes.

Teadlaste sõnul on suur probleem, et umbes 60%-il Eesti teedel liikuvatel autodel on all naastrehvid. „See on suur kulu ja probleem. Teed, mis on mõeldud vastu pidama 20 aastat, võivad vajada pikiroobaste tekkest tingitud remonti juba seitsme aasta pärast,“ kirjeldab Kontson, kelle sõnul Eesti teedevõrgu kulumine on paljuski seotud eksliku usuga naastrehvide eelistesse.

Üks põhjus, miks teadlaste sõnul võib sellesse usku skeptiliselt suhtuda, puudutab uuringuid, mis kinnitavad, et naastrehvil on eelis lamelli ees vaid esimesel kasutamise aastal. „Neid katseid tehakse tavaliselt kasutamata rehvidega, aga järgmisel hooajal on see erinevus juba kadunud. Ehk siis, kui see esimene kulumine ära toimub, siis ta ei ole enam nii efektiivne,“ ütleb Kontson.

Kristjan Lille sõnul on nii, et kui panna võrdlusesse odav ja ebakvaliteetne naastrehv lamellrehviga, siis ebakvaliteetne lamellrehv talvistes oludes on kindlasti ohtlikum. „Kui inimesed investeeriksid ja sõidaksid kvaliteetsete lamellrehvidega, siis vahe on naastrehviga pigem väike,“ ütles Lill.

Rehvide kõrval on veel võimalusi. Karli Kontsoni sõnul aitaks tulevikus ekstra sammu keskkonna jalajälje vähendamisel astuda see, kui asfaldi tootmisel kasutataks biokütust ja vana teekatte freesimisega saadud materjale kasutataks uuesti. Mujal maailmas on see teadlase sõnul levinud praktika, kuid meil veel üsna vähe levinud. „Põhjamaad, kust meie oma toorainet toome, taaskasutavad 50–60% oma asfaltkatetest uute asfaltsegude koostises. Meie tehased pole isegi selle suunitlusega ostetud. Aga kui te mõtlete asfaldi ülemisele kihile, kus on tardkivi ja bituumen, mis on mõlemad 100% imporditud, siis tundub mõistlik, kui meil kehtiks nõue mingis osas materjale taaskasutada,“ ütleb Kontson.

Mis teeb Viimsisse paigaldatava asfaltsegu eriliseks?
Kuigi transpordiamet on teatanud soovist piloteerida Raplamaal ligniini sisaldava asfaltseguga, on Viimsi segu neist mõlemast erinev.

Esmalt on Viimsisse paigaldatavas asfaltsegus ligniini kogus märkimisväärselt suurem. Teiseks on Viimsi asfaltsegude koostis optimeeritud spetsiaalselt suurima ligniiniga asenduse saavutamiseks. Kolmandaks on need segud eelnevalt läbinud põhjalikud laboratoorsed katsetused ja on olemas kindlus, et need peavad suure liikluskoormusega Randvere teel vastu vajaliku aja.

Randvere tee süsinikuneutraalse asfaltsegu kogemusest on plaanis kujundada meie tingimustele vastavad asfaltsegud, mida saab tulevikus kasutada kõikjal Eestis.

Viimsil on plaan ka järgmiseks projektiks, mille sisuks on teedeehituses kasutatavate materjalide taaskasutus.

Viimsi asfaltsegu sünnib riikliku innovatsioonivõimekuse projekti toel
Möödunud aasta septembris eraldas riigikantselei Viimsi vallavalitsusele, transpordiametile ja Eesti taristuehituse liidule 1,55 miljonit eurot avaliku sektori innovatsioonivõimekuse programmist, mille raames valmib Haabneeme alevikus asuval Randvere teel keskkonnasäästlik teekatend.

Projekt “Kohalikust toormest ligniini baasil jätkusuutlike süsinikuneutraalsete asfaltteekatendite väljatöötamine ja rakendamine Viimsi valla näitel” kestab 18 kuud ja sellele lisandub viieaastane seireperiood. Projekti juhib Viimsi vallavalitsus ja selle elluviimist toetab transpordiamet.

Ligniinipõhise asfaltsegu väljatöötamist juhib Tallinna Tehnikaülikool, kelle partneriteks on Teede Tehnokeskuse AS, Tariston AS ja Tartu Ülikool.

Heiko Leesment
avalike suhete osakonna juhataja

Fotod: Heiko Leesment