Ivar Zekkeri uurimisvaldkond ei lõhna just hästi. See on reovesi – kõik, mis inimese seest läbi on käinud ja kanalisatsioonitorusid pidi lõpuks puhastusjaama jõudnud. Otsustav küsimus on, kui palju reoveest õnnestub jaamas puhastada. Mida ei õnnestu puhastada, see pääseb loodusesse. Sealt kahjulikke aineid enam tagasi ei võta.
See oli puhtpraktiline mõttekäik, mida Ivar Zekker sajandi algul Tartu Ülikooli keskkonnatehnoloogia tudengina silmas pidas: heitmete tehnoloogiate loengud olid ainsad, mis algasid hommikul kell kümme. Kõik teised hakkasid pihta kell kaheksa. Zekkerile meeldis kaua magada.
Nüüd, paarkümmend aastat hiljem, on Ivar Zekker Tartu Ülikooli kolloid- ja keskkonnakeemia teadur ning kuulub keskkonnateaduste ja ökoloogia alal maailmas ühe protsendi enim viidatud teadlaste sekka. Maailma tipus.
Magistritöös uuris ta Tallinna reoveepuhasti metaankääriti lämmastikurikka settevee puhastamist anaeroobse ammoonium-lämmastiku oksüdatsiooni meetodil.
Doktoriväitekirja kirjutas samal teemal.
„Olen pikki aastaid uurinud lämmastiku ärastamist bakterite abil,“ räägib ta. Lihtsas keeles seisneb küsimus selles, kuidas reovees leiduvaid lämmastikuühendeid bakterite abil lagundada. Tulemuseks oleks ohutu õhulämmastik, mida on atmosfääris meie ümber rohkem kui 78%.
Mis saab „süütust“ tabletist edasi?
Zekkeri valdkond on ka ravimijäägid ehk see, mis saab „süütust“ tabletist pärast seda, kui see on inimkehas oma töö ära teinud ja reovette jõudnud.
Jääkide eraldamine reoveejaamades on mitme konksuga küsimus.
Esiteks voolavad suurte linnade toruvõrkudes kokku tõelised reoveejõed.
Aega puhastumiseks on reovee suure koguse tõttu vähe. Üks WC-potist alla tõmmatud veepahvakas loksub puhastusjaama suures süsteemis vähem kui ööpäeva.
Selle lühikese ajaga ei juhtu ravimijääkidega suurt midagi. „Mõned lihtsamad ravimiühendid siiski lagundatakse,“ räägib Zekker. „Kuid keerulisemate, näiteks karbamasepiini (epilepsiavastane ravim, mida kirjutatakse välja ka kolmiknärvivalude korral) jääkide lagundamine bakterite abil võtab aega mitu kuud.“
Samamoodi on reovee puhastamisel tõeline pähkel antibiootikumid, näiteks fluorokinoloonid, mille keskmes on süsiniku-fluori-side, mida on bakterite abil väga keeruline lagundada. Ka nende biolagunemine võib võtta kuid. Hajameelsemagi teadlase arust on see üüratu aeg.
Reoveejaamades tekib hulganisti tahket muda. Aunades saab sellest mõne kuuga kompostmuld. Patogeenide ja raskmetallide tõttu ei ole seda Eesti põllumajanduses lubatud kasutada, kuid näiteks haljastuses keeldu pole. Linnades on sellist mulda kasutatud lillepeenardes ning reoveekäitlusfirmad annavad seda tasuta ära.
„Kui see kompostmuld puhtaks saada, võiks seda ka põllule väetiseks viia, aga selleks on vaja tõhusamaid puhastusprotsesse,“ nendib Zekker.
Mikroskoopilised lõukoerad
Chemicumi laboris, kus Zekker oma tööd teeb, mulksub tünnides tartlaste ühislooming: reovesi. Helitaust meenutab käsitööveinikoda. Õhus hõljub ammoniaagihõng.
Kui tünnil kork pealt ära võtta, kas iiveldama ei aja?
„Ei, see on kõik juba läbi käärinud, siit tuleb ainult ammoniaagi, metaani ja vesiniku jääke. Lõhnabukett on muutunud, nii et teadlane saab juba hingata,“ ütleb Zekker.
Siin teevad oma tööd bakteritest moodustunud biokiled. Piltlikult on see nagu väike prügisorteerimisvabrik, kus lõpptulemusena jäävad järele süsihappegaas, õhulämmastik ja vesi.
Anaeroobse kääriti juurde lisatud puhastussüsteemid on juba katsetamisel olnud ka Tartu reoveepuhastusjaamas. Sellised süsteemid koosnevad biokile kandjatest, pumplast, seguritest, aeraatoritest ja automaatikast. Väikeste plastkandjate peale moodustub biokile ehk bakterikihid. Sisemuses anaeroobsed bakterid, väljaspool aeroobsed; seespool toimuvad lagunemisprotsessid, väljaspool oksüdeerumine. Süsteem uuendab end ise: poolduvad uued bakterid jätkavad eelmiste tööd.
Zekkeri sõnul võib neid baktereid võrrelda mikroskoopiliste lõukoertega, kes lähemale tulijate küljest tükke ära haukavad. „Esmalt söövad nad biolagunevaid aineid,“ selgitab ta.
Biokile kandjaid on ühes suures reoveejaamas vaja miljoneid. Zekkeri sõnul saaks neid teha näiteks plastijääkidest.
Ent biokile kõrval on ta katsetanud ka seentega – proovinud kangale kasvama pandud austerservikute abil reoveesetetest raskmetalle eraldada ja taaskasutusse tuua.
Bakter treenib end superbakteriks
Seni on veepuhastusjaamades eraldi autotroofsele ehk orgaanilise süsiniku vabale lämmastikuärastusele keskendunud süsteeme kasutuses vähe. Zekkeri katseuuring näitas, et lämmastikuühenditest õnnestus eraldada 70–80%. Pole paha.
Võiks ju mõelda, et ravimijääke on väikestes kogustes – mis nendega ikka vaeva näha?
Zekker ütleb, et imetillukesed ravimidoosid tekitavad bakterites ravimiresistentsust. Pidevalt antibiootikumijääkidega keskkonnas kokku puutuvad bakterid on justkui treeninglaagris, muutudes aina tugevamaks ja visamaks. See tähendab, et haigustekitajatest võitusaamiseks tuleb kasutada aina kangemaid antibiootikume, ja nii moodustub omamoodi nõiaring.
Keskkonda jõudvad antibiootikumijäägid ongi Zekkeri sõnul kõige tõsisem mure. Neid ei sokutata loodusesse aga mitte ainult reoveega. Antibiootikumidest kubiseb ka põllule laotatav sõnnik, mille ravimisaaste sisaldust ei reglementeerita.
Veekogus antibeebipillide jääkidega kokku puutunud isastel ahvenatel tekkisid emastele omased tunnused. Antidepressantide jääkide vette sattudes on märgatud, et kalad on kartmatumad – või hoopis uimasemad, mistõttu nad on kiskjatele kergem saak. Paljunemistung ununeb neil sootuks.
Läänemerre jõuab aastas 2200 tonni ravimijääke. See on tohutu kogus.
Emajõkke, Peipsi järve ja Läänemerre
Zekkeri töörühmal on käimas koostöö Taani Aarhusi ja Poola Gdański ülikooli teadlastega.
Katsekokteilis, mida bakteritel lagundada lastakse, on 31 Läänemere piirkonnas arstide poolt enim välja kirjutatud ja merre jõudnud ravimi jäägid. Kõigi kolme ülikooli tööl on erinev kese, kuid neid kokku pannes võiks sündida reoveepuhasti, mis suudab ravimijääkidega väikese energiakulu abil toime tulla. Zekker pakub, et sel lahendusel võiks reoveepuhastusjaamades perspektiivi olla.
Tartu tünnides jälgitakse, kuidas ravimijäägid 61 tunni jooksul bakterite toimel lagunevad. Siinsete bakterite töövili läheb edasi Poola, kus uuritakse ultraviolettkiirguse kasutamise võimalusi fotokatalüütilisel ravimiärastusel.
Kolmas etapp on taanlaste käes – nemad uurivad granuleeritud aktiivsöefiltreid, mille abil reovesi ravimijääkides puhtaks kristallveeks muundada.
Zekkeri sõnul on katsete mastaap seni väike. Tartu reoveepuhastusjaama kolmekuupmeetristes tsisternides toimus lämmastikuärastus hästi. Tõhususe uurimine suurtes anumates võiks olla järgmine samm.
Reoveepuhastis ravimijäägid lühikese ajaga laguneda ei jõua ning nii kroolivad tartlaste kehast läbi käinud ravimite jäägid lõpuks Emajõkke, Peipsi järve ja sealt Läänemerre. Zekker täpsustab, et seesama häda on kõikides maailma puhastusseadmetes. Ainus erand on Šveits, kus seadus nõuab reoveepuhastusjaamades ravimijääkide lagundamist. Maailma eesrindlikemad tehnoloogiad on töös just seal.Eestis jõustub reoveest ravimijääkide väljapuhastamise nõue 2035. aastal.
Zekkeri bakterikiledes rabavad tööd kunagi iidses merepõhjas tekkinud anaeroobselt ammooniumi oksüdeerivad bakteriperekonnad, millel on üleilmses lämmastikuringes olulisim roll.
Pisielukate kasutegur on tõhus – reoveemuda käärimisprotsessi jääkreovee õhustamisel ja ammoonium-lämmastiku oksüdatsiooni meetodiga veepuhastusel kulub poole vähem elektrit.
Energiakriisi korral on see kõnekas fakt. Samuti tekib 80–90% vähem liigmuda.
Vähem tekib ka naerugaasi – väekat kasvuhoonegaasi, mis põhjustab maakera kohal kasvuhooneefekti.
Põhjapoolsed riigid otsivad praegu bakteriliike, mis suudaksid hästi töötada ka jahedamates oludes.
Reoveepuhastus on kuum teema. Zekkeri teadusartiklitele viitavad teised samas vallas toimetavad teadlased rohkesti. Aastas 700–800 korda – see tähendab, et maailmas ilmub iga päev vähemalt kaks teadusartiklit, mille autorid on Zekkeri ja tema kolleegide töödest leidnud nii tuumaka tera, et seda oma artiklis üle korrata.
„Noore teadlasena on raske vastu saada professoritele, kes on valdkonnas töötanud 35 aastat või rohkem. Rahataotluste virvarr viib paljusid noori teadlasi muudele aladele, aga pingutades on kõik võimalik,“ tõdeb Zekker, kes on ise alles 40-aastane.
Lisa kommentaar