Revolutsiooniline materjalitehnoloogia muudab maailma paremaks ja keskkonnasäästlikumaks

Tallinna Tehnikaülikooli materjalitehnoloogia eriala mõjutab meie kõigi igapäevaelu olulisel määral. Materjalitehnoloogia eriala lõpetajad omavad laiapõhjalisi teadmisi nii materjalide kui ka reaalainete vallas.

Materjalitehnoloogias on järjest olulisemal kohal jätkusuutlikud materjalid. Läbimurre on materjalitehnoloogias toimunud viimastel aastatel mitmel tasandil ning üks osa sellest on kindlasti seotud ka rohepöördega.

Kas teadsite, et peaaegu pool Eesti töötlevast tööstusest on seotud nimetatud materjalidest toodete valmistamisega? Materjalitehnoloogia bakalaureuseõpe valmistab ette spetsialiste ja tehnolooge, aga ka järelkasvu teadlaskonnale, sest paljud jätkavad õpinguid magistri- ja doktoritasemel.

Meid kõikjal ümbritsevad materjalid on elukeskkonna lahutamatu osa. Tekstiilmaterjalid annavad meile igapäevase kehakatte ja pakuvad kaitset rasketes keskkonnatingimustes ning tööoludes. Puidust saame ehitada mugava eluruumi, selle sisustuse ja paljud tarbeesemed. Plastid ja muud polümeermaterjalid pole nende õigel kasutamisel keskkonnaprobleem, vaid on loonud uue standardi ehituses, põllumajanduses, meditsiinis, hügieenis ning transpordis. Funktsionaalsed ja optoelektroonilised materjalid muudavad energia kogumise ja salvestamise efektiivsemaks ning võivad meid päästa globaalsest soojenemisest. Metallid, keraamika ja komposiitmaterjalid on muutnud tarvikud vastupidavamaks ning töövahendid tootlikumaks.

Materjalide maailm on väga kirju, kuna enamasti on materjalid omavahel kombineeritud. Tänapäevased materjalid on toodetes sageli kombineeritud kokku erinevate funktsionaalsete materjalidega, mille tulemusena saadakse uued nutikad materjalid ja tooted. Tänapäevaste materjalide arendamisel ja tootmisel pannakse suurt rõhku ka keskkonnasõbralikkusele ning jätkusuutlikkusele. Inseneriteaduskonna materjalitehnoloogia õppekava võimaldab vastavalt soovile valida, millisele materjalile on soov spetsialiseeruda, lisaks on võimalik erinevaid suundi omavahel kombineerida.

Vaata rohkem infot ja videomaterjale eriala kohta SIIT.

Tiia Plamus, materjalitehnoloogia programmijuht

Materjalitehnoloogia BA õppekaval on viis erinevat suunda spetsialiseerumiseks – tekstiili- ja rõivamaterjalid, plastid ja polümeermaterjalid, puitmaterjalid, funktsionaalsed ja optoelektroonilised materjalid ning metallid, keraamika ja komposiidid. Ehk siis palju valikuvõimalusi, mille läbimisel saavad kõik lõpetajad materjalitehnoloogia diplomi. Tudengil on võimalik valida ka erinevate suundade õppeaineid kombineeritult ja keskenduda süvendatult näiteks nii tekstiilile kui ka funktsionaalsetele materjalidele.

Meie õppekava on hästi mitmekülgne, sest ka tööturg on väga lai. Eriala kodulehel on võimalik vaadata videoid vilistlastest, kelle tööväljundid ulatuvad tõesti seinast seina. Kes töötab start-up'is, kes juhib ettevõtet ... võib öelda, et materjalitehnoloogia lõpetajaid on moedisaineritest teadlasteni. Sõltub täiesti isiklikust huvist, milliseid valikuid teha ning millisele magistriõppekavale edasi õppima minna.

Tänapäeva maailm on läbivalt seotud materjalide ja nendega kaasnevate mitmete probleemidega. Esiteks, kas kasutatavad materjalid on jätkusuutlikud, milliseid tooraineid kasutatakse nende valmistamisel, kas materjale on võimalik hiljem pärast nende eluea lõppu ümber töödelda? Jne. Kõiki neid probleeme saabki tuleviku materjalitehnoloog lahendada. Esmajoones seisab materjalitehnoloogil ees ülesanne mõelda välja uusi, põnevaid ning nutikaid materjale ja tehnoloogiaid ning teiseks lahendada olemasolevate materjalide jääkide probleem, võimalusel tuleks need ümber töödelda ning väärindada uuteks jätkusuutlikeks materjalideks. Selles mõttes pole palju öeldud, et tuleviku materjalitehnoloog muudab oma teadmistega maailma.

TalTechi materjalitehnoloogia eriala on väga praktilise suunitlusega, tudengid saavad panna käed külge, viia laborites läbi erinevaid praktilisi tegevusi ning valmistada otsast lõpuni valmis mõni toode. Meie erialal on väga tugev side ettevõtlusega. Praktilisus ja side ettevõtluse ning pärismaailmaga on meie õppekava plussiks. Ka tuleviku töökohtade valik on lai, näiteks saavad lõpetajad asuda tööle tootearenduse spetsialistidena, tehnoloogidena, kvaliteedispetsialistidena jne. Lisaks on viimaste aastate trendiks, et järjest enam otsitakse materjalide alal ka jätkusuutlikkuse spetsialiste. Kindlasti aga julgustame oma eriala lõpetajaid jätkama õpinguid magistriõppes.

Einar Karu, UP Catalyst OÜ tehnoloogiajuht

UP Catalyst OÜ tehnoloogiajuht ja atmosfäärikeemik, Saksamaal Max Plancki instituudis doktorikraadi omandanud Einar Karu sõnab enda haridusest ja tööelust rääkides, et startapindus on tal alati hinges olnud ning nagu iga ettevõtlik inimene, soovis ka tema endale just teadusliku poole pealt korralikku põhja alla saada, et akadeemilised teadmised praktilisse kasutusse tuua.

„Mis oleks selle rakendamiseks parem valdkond kui rohetehnoloogia, kus kasutatakse CO₂ toormaterjalina? Me räägime sellest ju praeguse kliimakriisi kontekstis, mis on pikas perspektiivis üks inimkonna suurimatest kriisidest. UP Catalystis utiliseerime süsinikdioksiidi CO₂ ehk transformeerime elektrolüüsi abil CO₂ puhtaks süsinikuks – kas süsiniknanomaterjaliks, nagu süsiniknanotorud, või grafiidiks. Tegu on protsessiga, mis on aluseks jätkusuutliku süsiniku tootmisel. Meie põhifookus on energia salvestamise tehnoloogiad, näiteks elektriautode akud ja superkondensaatorid, lisaks vesinikukütuse elemendid. Kasutame protsessis roheenergiat, et lõpptoode oleks võimalikult jätkusuutlik ja võimalusel isegi negatiivse süsinikujalajäljega. Meie eesmärk on materjalide tootmine palju jätkusuutlikuma ja väiksema energiakuluga tehnoloogiaga.“

Materjalitehnoloogia erialast rääkides ütleb Einar Karu, et ka nende tiimis on TalTechis materjalitehnoloogia eriala lõpetanud inimene. See on hea näide, kuidas materjalitehnoloogiat ja elektrokeemilist sünteesi kombineerida. Meie ettevõtte protsessid baseeruvad elektrokeemilisel sünteesil ehk sulasoola protsessil ja mis väga oluline, igas materjalisünteesis on materjali omadused. Nendest omadustest arusaamiseks on tihti vaja teha erinevaid füüsilisi karakteriseerimisi. Näiteks SEM (scanning electron microscope), millega saame väga lähedalt vaadata suurendusega materjalide omadusi. Siin on veel palju asju, mis vajavad väga spetsialiseeritud teadmisi, ja ma usun, et materjali- ja keskkonnatehnoloogia instituudis on inimesed ka sellega väga tihedalt seotud.

Igas valdkonnas on vaja jõuda kliimaneutraalsuseni ning kõik algab toormaterjalist, mille puhul ongi materjalitehnoloogidel oluline töötada välja uusi materjale, mis oleksid veelgi tõhusamad ja paremate omadustega. Samuti peaks nende tootmiseks ja valmistamiseks kasutama vähem energiat, mille tulemusel eralduks vähem kliimagaase atmosfääri. Mina näen, et antud valdkonnas on võimalused tõusuteel. Materjalitehnoloogia eriala lõpetanu saab baasteadmised, kuidas meie kõigi elu erinevates valdkondades parandada ja luua uusi keskkonnasõbralikke lahendusi. Väljundeid on lõpmatuseni ning teadmisi saab rakendada alates kiirekasvulisest startupist kuni suurkorporatsioonideni välja.

Fibenoli turundus- ja kommunikatsioonijuht Liisa Rohila

Fibenoli eesmärk on pakkuda alternatiivi tänasele naftal põhinevale materjalitööstusele, tootes jätkusuutlikke madala jalajäljega biomaterjale, mida saab kasutada igapäevastes lõpprakendustes või täiesti uute toodete ja materjalide loomiseks.

Fibenoli alguslugu ulatub tagasi 2016. aastasse, kui hakati kogu maailmast otsima sobivat tehnoloogiat, millega puidujääke senisest efektiivsemalt ja madalama jalajäljega väärindada. Tänaseks on Fibenol jõudnud faasi, kus valitud Sunbursti tehnoloogial baseeruv katsetehas on käikuvõtmise lõpp-faasis. Fibenol on esimene ettevõte maailmas, kes seda tehnoloogiat tööstuslikul skaalal rakendab ja on jõudnud sellega nii kaugele. Teisi sellist innovaatilist lahendust kasutavaid biomaterjalitootjaid täna maailmas ei ole. Ühtlasi on hea meel tõdeda, et valitud tehnoloogia rakendamine ja levitamine hakkab toimuma Fibenoli juhtimisel üle kogu maailma. Seega ei ole Fibenoli näol tegu pelgalt biomaterjalitootjaga, vaid ka teadmiste, oskuste ja tehnoloogia arendajaga. Fibenoli tiimi kuulub täna üle 45 inimese.

Miks ja mida me teeme? Kogu tänane materjalitööstus ja materjali- ja kemikaalitööstus töötab fossiilsel toormel. Kõik asjad, mida enda ümber näeme, on ühel või teisel viisil tehtud naftal baseeruvatest toorainetest – bituumen asfaltsegudes, kosmeetika, ehitusmaterjalid ... Pea igal pool kasutatakse fossiilseid kemikaale, mis ilmselgelt ei ole meie keskkonna mõttes jätkusuutlik tööstus- ja tarbimismudel. Meie soovimegi pakkuda materjalitööstusele alternatiivi, et muuta madalama jäljega biomaterjalide varal kogu tootmisprotsessi väärtusahel jätkusuutlikumaks.

Kuidas me neid saame ja mis need biomaterjalid on? Puit koosneb peamiselt tselluloosist, hemitselluloosist ja sideainest ligniinist. Osaliselt on puidupõhiseid materjale ju kasutatud ja väärindatud pikalt, nt tselluloositööstuses. Tehnoloogia ja teadus ei olnud aga veel jõudnud selleni, kuidas erinevaid komponente puhtalt, jätkusuutlikult ja madala jalajäljega kätte saada. Meie leidsime sellise tehnoloogia nagu Sunburst, kus kasutatakse mehaanilist jõudu, temperatuuri, rõhku ja väga minimaalsel osal kemikaale, et saada puidumassist 20 sekundi jooksul kätte hapukoorelaadne pasta, millest eraldame puidusuhkru ja ligniini. Saadud biomaterjalid sobivad toormaterjaliks materjalitööstusele. Näiteks saab ligniinist toota ehitusmaterjale ja bioplaste, sellega võib asendada bituumenit asfaltsegudes, samuti sobib see kasutamiseks kosmeetikatööstuses. Puidusuhkruid saab kasutada erinevates kääritamisprotsessides, et toota kasulikke kemikaale, mida omakorda saab rakendada materjalitööstuses: näiteks mitmesugused seebid ja vahud ehk kokkuvõttes igapäeva tarbeasjad. Fibenoli biomaterjalide abil on võimalik loobuda naftakemikaalide kasutamisest. Meie biomaterjalid on omanäolised, kuna need on madala jalajäljega ja taastuvast ressursist ning pakuvad kohalikule puidutoormele kõrgemat lisandväärtust.

Kogu maailma tööstusgigandid otsivad lahendusi, kuidas fossiilsest toormest loobuda, sest see ei ole jätkusuutlik ja ka tarbijate ootused on muutunud. Järjest rohkem vajavad ettevõtjad ja teadusasutused inimesi, kellel on biomaterjalide ja materjalitehnoloogia kompetents. Biomaterjalide lõpprakenduste palett on väga lai. Sinna mahuvad kosmeetika ja ehitusmaterjalid, loomasööt ja teedeehitus. Nende kasutusala ei piirdu ühe valdkonna ega sektoriga. Selles valdkonnas saab leida endale rakendust väga erineva profiiliga ettevõtetes, teha teadustööd või luua täiesti uusi tooteid.

Vastuvõtt TalTechi on juba avatud! Avaldusi saab esitada 4. juuli keskpäevani. Vaata lähemalt:www.taltech.ee/sisseastujale.