Tik dabisks, ka varētu pat apēst! Koka ledusskapis, kas darbojas bez elektrības 18
Ilze Kuzmina, “Mājas Viesis”, AS “Latvijas Mediji”
“Mēs institūtā daudz domājam, kā varam lietderīgi izmantot to, kas pagaidām netiek pilnvērtīgi izmantots,” saka Rīgas Tehniskās universitātes Vides aizsardzības un siltuma sistēmu institūta pētniece Ilze Vamža. Viņa un citi institūta pētnieki izveidojuši vieglu un videi draudzīgu termoiepakojumu no koksnes atlikumiem un skujām, kas citādi paliktu mētājamies mežā. Nākotnē šo tehnoloģiju plānots attīstīt, lai līdzīgā veidā ražotu arī ēku siltināšanas materiālu.
Smaržo pēc meža
Kad aptuveni pirms astoņiem gadiem institūta pētnieki sāka domāt, kā varētu lietderīgi izmantot mežizstrādes atlikumus, vispirms bija ideja jaunu materiālu izveidē izmantot tikai skujas. Patiesi, to cirsmās paliek ļoti daudz! Taču nebija iespējams rast efektīvu veidu, kā mežā šīs skujas salasīt. “Ja tās lasītu ar rokām, radītais produkts būtu tik dārgs, ka būtu tirgū nekonkurētspējīgs,” skaidro I. Vamža.
Tāpēc nolemts izmantot gan skujas, gan sīku šķeldu, gan arī pa kādam čiekuram, ko varēja piegādāt “Latvijas meži”. No meža nākušo izejvielu laboratorijā samaļ sīkāk, padarot masu gaisīgāku. Pēcāk to sajauc ar dabisku saistvielu un ielej formās, ko žāvē īpašās krāsnīs. Process laboratorijā atgādina biskvīta cepšanu un arī smaržo jauki! “Jā, strādāt ar koksni arī smaržas dēļ ir ļoti patīkami,” piekrīt institūta pētniece, zinātņu doktore vides inženierijā Vivita Priedniece. “Strādāt ar dabiskiem materiāliem tādā ziņā ir komfortablāk.”
Tomēr viss nav tik vienkārši: tas, kādas būs dabiskā iepakojuma īpašības, atkarīgs no ļoti daudziem faktoriem. Piemēram, būtiski, ar kādu spēku iepakojumā izmantotās plāksnes tiek presētas.
Svarīgi arī, kādās formās plāksnes tiek žāvētas. “Sākumā izmantojām saplākšņa formas. Tās nebija piemērotas: plāksnes nebija viendabīgas, tām veidojās kūkumi, tās bija grūti izžāvēt,” rādot pētniecībā izmantotās iekārtas, saka V. Priedniece. “Labi, ka kolēģim, izmantojot sietu, izdevās izveidot tādas formas, kādas ir vispiemērotākās.”
Tik dabisks, ka varētu pat apēst
Būtisks pētnieku uzdevums bija atrast saistvielu, kas meža atlikumus saturētu kopā kādā sabiedrībai noderīgā produktā.
“Mūsu uzstādījums bija, ka noteikti neizmantosim sintētisku saistvielu. Sintētiskās saistvielas ir ļoti labas, daudzi pazīstam superlīmes, formaldehīda līmes. Taču, kad materiāls, kuru radīšanā tās izmantotas, vairs nav vajadzīgs, sākas problēmas. Jo var pat nebūt dabai draudzīga veida, kā to pārstrādāt. Tā kā mēs gatavojam iepakojumu, skaidrs, ka tam nav paredzēts garš mūžs. Tāpēc tam jābūt pēc iespējas dabiskākam,” teic I. Vamža.
Strādājot plašai pētnieku komandai, kurā bija gan ķīmiķi un biologi, gan inženieri un siltumtehniķi, pareizo saistvielu atrast ir izdevies, taču no kādām dabas vielām tā veidota, to pētnieces nedrīkst atklāt. Tas tāpēc, ka tiesības gatavot RTU pētnieku izgudroto videi draudzīgo materiālu nopirkuši divi Latvijas uzņēmumi, tāpēc produkta sastāvs jau kļuvis par komercnoslēpumu.
“Vienīgais, ko varu pateikt, – izmantojam dažādu pārtikā un kosmētikā lietojamu vielu miksli. Produkts ir tik dabisks, ka varam to pat apēst,” smej I. Vamža.
Gadiem ilgusī pētniecība notikusi kā pa viļņiem: bijuši brīži, kad pētnieki ilgi nespēja atrast īstās vielu proporcijas, lai radītu materiālu, kam būtu termoiepakojumam vajadzīgās īpašības, bet gadījās arī tā, ka pēkšņi pavērās īstais ceļš un viss gāja no rokas.
Viena no īpašībām, kas pētījumu procesā bija ļoti svarīga, bija radītā materiāla siltumvadība. Jo tās koeficients zemāks, jo labāk. Šobrīd RTU radītā materiāla siltumvadība ir 0,003, līdzīgi kā, piemēram, akmens vatei, bet sākotnēji tas bija divreiz augstāks.
Saglabā produkta temperatūru
Tātad iepakojuma, kas radīts no mežizstrādes atlikumiem, lielais pluss – tam ir ļoti zema siltumvadītspēja. Tas nozīmē, ka šis iepakojums piemērots tādu produktu, kam svarīgi saglabāt noteiktu temperatūru, pārvadāšanai. Piemēram, pārtikas precēm visbiežāk nepieciešama divu līdz astoņu grādu temperatūra. Gluži kā mazs koka ledusskapis kaste to arī nodrošina. Kāda būs produkta temperatūra tajā brīdī, kad tā tiks ievietota kastē, tāda tā arī saglabāsies. Tiesa, ja produktam nepieciešama ļoti vēsa vide, vēlams kastē ielikt arī aukstumelementus.
Šobrīd pētniekiem izdevies izveidot termokastes, kas ir ļoti plānām sienām un tāpēc ļoti vieglas. Taču mērķis ir tās padarīt vēl siltumizolējošākas. Tāpēc nu jārada kastes ar biezākām sienām. Jo iepakojuma sienas ir biezākas, jo ilgāk saglabājas vēlamā temperatūra. Secināts, ka pie noteikta sienu biezuma un izmantotā materiāla blīvuma to var saglabāt pat vairākas diennaktis.
Kā notiek eksperimenti, lai noteiktu, cik ilgi saglabājas nepieciešamā temperatūra? “Paņemam kasti, paņemam produktu, ieliekam termopāri, proti, vadiņus, ko iekaram kastē dažādās vietās, lai noteiktu, kāda tur ir temperatūra. To visu ieliekam kādā klimata kamerā, simulējot apstākļus, ka šo kasti pārvadājam, piemēram, plus 30 grādos. Tests ilgst līdz pat nedēļai, kura laikā skatāmies, vai un kā mainās temperatūra,” stāsta I. Vamža. “Savukārt citos testos pārbaudām arī citas iepakojuma īpašības, piemēram, izturību.”
Kaut laboratorijā ļoti smaržo pēc koka, pašam iepakojuma materiālam smarža ir neitrāla. Un arī tas ir labi, jo nozīmē, ka pārvadājamais produkts nepiesūksies ar iepakojuma aromātu.
Šobrīd gan eksperimentos tiek izmantotas ne tikai no koksnes atlikumiem, bet arī no siena radītas kastes.
Var aizstāt putuplastu
RTU pētnieku radītās dabiskā materiāla kastes var aizstāt iepakojumu, kas veidots no putu polistirola un ir videi nedraudzīgs. Putu polistirols jeb putuplasts top no fosilajiem resursiem, kuru izmantošanu zaļā domāšana liek ierobežot. Ja putu polistirolu izmet mežā, vide tiek piesārņota: iepakojums sadalās mikroplastmasā, sīkās bumbiņās, ko pat nav iespējams salasīt. Tām sadaloties, izplatās kancerogēnas vielas. Tikmēr iepakojums, kas tapis no koksnes atlikumiem, vidi nepiesārņo.
Vai šis dabiskais produkts – iepakojums, ko drīkst pat ēst, – nemaksā daudz dārgāk nekā putu polistirola kastes?
“Nē, tas nav dārgāks. Vēl nesen rēķinot sanāca, ka tas ir pat lētāks par putu polistirolu. Radot šo iepakojumu, mums bija svarīgi, lai tā izmaksas būtu samērīgas. Rēķinājām, piemēram, cik daudz energoresursu vajadzēs materiāla žāvēšanai un formēšanai,” atbild pētniece I. Vamža. “Ja radītu videi draudzīgu iepakojumu, kas ir ļoti dārgs, skaidrs, ka tas paliktu laboratorijā; uzņēmējiem nebūtu intereses iegūt tiesības to ražot.”
Koksnes atlikums salīdzinoši lēta materiāla ražošanai noder arī tāpēc, ka faktiski nav jāiegulda nekādi resursi tā sagatavošanā: tas nav jāattīra, nav jāmazgā.
Ir potenciāls namu siltināšanai
Materiālam, kas šobrīd tiek izmantots termoiepakojuma radīšanai, piemīt īpašības, kas nepieciešamas arī namu siltumizolēšanai. Veicot testus, atklājies, ka no koksnes atlikumiem radītais materiāls ļoti laba vada mitrumu. Tas nozīmē, ka materiāls ne tikai uzsūc mitrumu, bet to arī izdala, līdz ar to skaidrs, ka šis siltumizolācijas materiāls neveicinātu mitruma uzkrāšanu telpās.
Tomēr vel nav pilnībā pārbaudīts, cik noderīgs materiāls būs ēku siltināšanā, jo tas ir sarežģītāk un laikietilpīgāk, nekā veikt eksperimentus ar iepakojuma materiālu. “Mums ir jāzina, kā šis materiāls uzvedīsies ziemā, kā uzvedīsies vasarā, kā tas akumulēs siltumu, ja, piemēram, saule ļoti karsēs. Iespējams, šis materiāls varētu ne tikai neļaut ēkām atdzist aukstajā periodā, bet neļautu arī tām sakarst, kad ārā ir augsta gaisa temperatūra. Tomēr tas vēl nav pierādīts,” paskaidro pētniece I. Vamža.
RTU pētniekiem ir ideja koksnes atlikumus un dabisko saistvielu izmantot arī skaidu plākšņu radīšanā. Jau tagad skaidu plāksnes plaši tiek izmantotas mēbeļu ražošanā. Taču, tā kā patlaban tirgū esošajās plāksnēs kā saistviela izmantots formaldehīds, tās nav videi draudzīgas, gadās pat, ka no mēbelēm plūstošie izgarojumi kaitē veselībai.
Bioekonomika: lai ir zaļi un izdevīgi
Jautāju pētniecei, kā viņa pati nonāca līdz darbam zinātnē. I. Vamža atbild, ka sākotnēji studējusi bioloģiju Latvijas Universitātē, ieinteresējusies par biotehnoloģijām un vides zinātni. Maģistra grādu nolēma iegūt Rīgas Tehniskajā universitātē, studējot vides zinātni. Tagad I. Vamža jau ir doktorante vides inženierijā. Pētniece atzīst, ka “eju arī uz bioekonomikas pusi”. Ko tas nozīmē? Bioekonomika paredz pakāpenisku fosilo resursu izmantošanu aizstāt ar bioloģiskas izcelsmes un atjaunojamiem resursiem. Piemēram, biodegvielas ražošanu no lauksaimniecības atlikumiem.
Viens no bioekonomikas principiem ir arī tāds: produkts vai tā atlikumi jāizmanto tur, kur tos izmantot ir visefektīvāk. Piemēram, kukurūza varētu būt izejviela biodegvielas radīšanā, taču efektīvāk to ir vienkārši apēst vai izbarot lopiem. Tāpēc biodegvielas ražošanai jāmeklē tas, kas citādi nav izmantojams.
Noglabāt oglekļa dioksīdu
I. Vamžas topošā promocijas darba tēma ir tieši koksnes pievienotā vērtība – daļēji tiks izmantotas arī zināšanas, kas gūtas, veidojot zaļo termoiepakojumu.
“Taču promocijas darbā iekļautas arī citas tēmas. Piemēram, oglekļa dioksīda noglabāšana produktos. Ogleklis ir visās organiskajās vielās – kartonā, koksnē un citviet. Ja mēs šos materiālus sadedzinām, ogleklis kļūst par dioksīdu un izdalās atmosfērā, tādējādi to piesārņojot. Savukārt, ja paņemam no meža jau minētos koksnes atlikumus un tos nesadedzinām, bet izmantojam iepakojuma ražošanā, mēs šo oglekli noglabājam uz tik ilgu laiku, kamēr iepakojums tiek izmantots. Vai, piemēram, koka logi – cik ilgi tie funkcionēs, tik ilgi ogleklis tajos būs noglabāts!” paskaidro pētniece.
Viņa atzīst, ka darbs zinātnē saista ar to, ka nav rutīnas. Tajā pašā laikā arī šajā darbā ir daudz plānošanas, piemēram, jāizstrādā un jāpilda eksperimentu plāns.
“Vēl man patīk tas, ka darbs zinātnē kaut kādā ziņā ļauj skriet pa priekšu pārējai pasaulei: mēs zinām to, ko citi vēl nezina, radām produktus, ko izmantos tikai nākotnē,” piebilst I. Vamža. “Mans darbs ir arī nemitīga mācīšanās, to uzskatu par lielu plusu. Piemēram, lasu citu pētnieku publikācijas, lai uzzinātu, kāds bijis viņu domu gājiens, ar ko viņi eksperimentējuši.”
Vai studijās un zinātnē iegūtās zināšanas izmanto arī savā ikdienas dzīvē?
“Agrāk kā cilvēks parastais nevarēju pateikt atšķirību starp kilovatu un kilovatstundu, allaž putrojos, bet šobrīd man nav problēmu izrēķināt, cik elektrības patērēšu, piemēram, ieslēdzot sildītāju un ļaujot tam darboties stundu. Šīs zināšanas palīdz taupīt resursus.
Tāpat ikdienas dzīvē noder zināšanas par ēku siltināšanu; studējot maģistrantūrā, iemācījos veikt ēku energoauditu, kas pats par sevi ir ļoti interesants process. To, cik daudz enerģijas ēka patērē, nosaka gan tas, no kādiem materiāliem ēka celta, gan sienu biezums un citi faktori,” atbild I. Vamža.
