Tegime Kaisaga ühe huvitava intervjuu eelmise aasta lõpus. Intervjueeritavaks oli Dr. Joachim Krüger Trieri Ülikoolist, kes luges meile Rohelise Tehnoloogia raames loenguid kemikaalidest ning rohelistest märgistest. Teemaks on kemikaalid, mis meie ümber on ning see, kuidas neid vältida ja teada ohtudest. Loodan peatselt valmis saada ka tõlked.
Plaanis on ka blogi vanu postitusi katagoriseerida ja sildistada. Lisaks on tulemas veel uuendusi ja loodame nüüd aktiivsemaks muutuda. Kõike paremat teile!
Mikroobne kütuseelement (MKE) on bioreaktor, mis muundab orgaaniliste ühendite keemiliste sidemete energia elektrienergiaks. See toimub anaeroobsetes tingimustes läbi mikroorganismide katalüütiliste reaktsioonide. Mikroorganismide poolt lagundavatest orgaanilistest ainetest otsene elektri tootmine tõestati esmakordselt juba 1910. aastal ent alles viimastel aastatel on see populaarseks uurimissuunaks muutunud. Seda peamiselt seetõttu, et võimaldab biomassist saada energiat ilma süsiniku emissioonideta atmosfääri. MKEsid loodetakse tuleivkus kasutada näiteks reoveepuhastites (on näidatud et kuni 80% keemilisest hapniku tarbest on võimalik eemaldada), et lagundada orgaanilist materjali ja toota osa voolu puhastile tagasi. Lisaks on uuritud nende kasutamist ka biosensoritena ja biovesiniku tootmisel.
Tüüpiline MKE on kahe kambriga: anoodi ja katoodi kambriga, mis on eraldatud üksteisest prootoneid läbilaskva membraaniga. On loodud ka ühe kambriga MKEsid. Nende puhul puudub katoodi kambri vajadus, sest katood on õhu käes. Peamised MKE komponendid on: anood, katood, anoodi kamber, katoodi kamber, prootonite vahetus süsteem ja elektroodide katalüsaator. MKEd võivad kasutada ka elektroni vahendajat, et suurendada toodetava energia hulka. Levinud on neutraal punase, metüleen sinise, tioniini ja meldola sinise põhjal loodud MKEd. Need on aga toksilised ja piiravad MKEde kasutamisvõimalusi. Lisaks traditsionaalsetele MKEdele on võimalik veel luua ka sette MKEsid. Üks elektroodidest pannakse mere settesse, mis on orgaanika ja sulfiidide rikas ning teine üleval olevasse vette.
MKEde toimemehhanism põhineb mikroorganismide elektrontransport ahelal. Anoodi kambris olevad mikroorganismid oksüdeerivad substraate ning toodavad elektrone ja prootoneid. Elektronid liiguvad anoodile ning sealt edasi katoodile läbi välise vooluringi. Prootonid liiguvad läbi membraani katoodi kambrisse ning ühinevad seal hapnikuga moodustades vee. Anoodi kamber peab olema anaeroobne, et tagada elektronide lõppaktseptoriks anood.
Elektronide ülekande võime anoodile on olemas paljudel mikroorganismidel. Mere setted, pinnas, reovesi, mageveekogude setted ja aktiivmuda on rikkad nende mikroorganismide sisalduse poolest ning seetõttu ka head substraadid MKEdele.
Viimastel aastatel on uurima hakatud ka vesiniku tootmist modifitseeirud MKEde abil. Selleks tekitatakse anoodi ja katoodi vahele nõrk pinge (>0,2 V). Katoodil hakkab toimuma prootonite reduktsioon ja tekkibki vesinik. Kuna toodetud vesiniku kogus on relatiivselt suur ja energia tarbimine on väike võib tulevikus MKEde abil vesiniku tootmine olla väga mõistlik kuna nad on võimelised kuni 8-9 mooli vesiniku tootma ühe mooli glükoosi kohta (võrreldes 4 mooliga, mis saavutatakse traditsionaalsel fermentatsioonil).
MKEde jõudlus on senini jäänud veel väga nõrgaks. Suurem osa tööst toimub labori mõõtkavas ja tekitatud energia hulgad on väiksed. Arvatakse aga, et mõjutades anoodi katalüütilist aktiivsust, kütuse diffusiooni ja elektronide ja prootonite diffusiooni ja tarbimist saab suurendada MKEde jõudlust. Tulevikus võib olla võimalik ehitada näiteks toidu töötlemise tehastele MKEd. Kui arvestada, et tehas toodab 7500 kg orgaanilist materjali päevas on potensiaalseks võimsuseks 950kW. 30% efektiivsuse juures aga 330 kW. See süsteem vajaks kuskil 350 m3 suurust reaktorit, mis maksaks kuskil 2,6 miljonit eurot ning hakkaks 10 aasta pärast kasumit tootma.
Mõned nädalad tagasi sattusin ma olukorda, kus olin sunnitud vanemale härrasmehele selgitama seda, kuidas passiivmajad toimivad ning miks seal ikkagi külm ei hakka. Tuleb tunnistada, et uskmatu on mees ilmselt seniajani ning mis seal imestada – passiivmajad, mis teadupärast meile tuntud traditsioonilist küttesüsteemi ei vaja, võivad tihtipeale inimestes nõutust tekitada. Näitena võib siia tuua välja fakti, et nii mõnigi vastne passiivmaja omanik laseb paigaldada radiaatorid, mille ainsaks funktsiooniks on tagada kindlustunne. Kütmiseks neid üldjuhul tõesti vaja ei ole.
Kui Eestis valmis esimene passiivmaja alles üsna hiljuti, siis maailma esimene passiivmaja sai valmis 1991. aastal Saksamaal. Üldse on maailmas hetkel ligikaudu 15 000 – 20 000 passiivmaja, millest suur enamus paikneb Skandinaavias.
Mis teeb ühest majast passiivmaja?
Selleks, et maja saaks nimetada passiivmajaks, peab ta vastama mitmetele standarditele, mida ühtekokku nimetatakse passiivmaja standardiks. Asjaga pisut kursis olevale inimesele on ehk kõige tuttavam number 15 kWh/m2 aastas, mis tähistab maksimaalset lubatud energia hulka, mis kulub hoone kütmiseks. Võrdluseks võib siin mainida, et Eestis võib vanemates majades see arv ületada 200 kWh/ m2 aastas.
Teiseks kriteeriumiks on piirete õhupidavus, mis arvuna on 0,6 korda tunnis ehk siis ühe tunni jooksul võib vahetuda 60 % ruumis olevast õhust. Oma hoone õhupidavust saab mõõta lihtsa testi abil, mida kutsutakse blower-door testiks. Mida kiiremini hoones õhk vahetub, seda rohkem peame me seda ka kütma ja üldiselt seda ebamugavam on ka hoones olla. Samas tuleb silmas pidada, et väga õhukindlad hooned ilma tõhusa ventilatsioonisüsteemita võivad põhjustada samuti väga palju probleeme liigse niiskuse akumuleerumise tõttu. Eestis võib vanemate majade puhul kohata õhuvahetumise kiiruse väärtusi, mis on kõrgemad kui 1 kord tunnis.
Kolmanda kriteeriumina tuuakse välja primaarenergia vajadus, mis ei tohiks olla kõrgem kui 120 kWh/ m2 aastas.
Eelmainitud kolme kriteeriumi täitmist nõutakse passiivmajadelt, olenemata paikkonna klimaatilistest tingimustest. On veel aga mitmed nõuded, mille arvulised väärtused sõltuvad asukoha klimaatilistest tingimustest, mistõttu näiteks Saksamaale ehitatud passiivmaja ei pruugi Eesti kliimas üldsegi mitte enam passiivmaja tiitlile pretendeerida, arvestades eelpool nimetatud kolme põhilist kriteeriumi.
Miks passiivmajas ikkagi külm ei hakka?
Nagu juba alguses sai mainitud, laseb nii mõnigi vastne passiivmaja omanik paigaldada oma majja ka radiaatorid, kuigi reaalselt neid vaja ei lähe. Kuidas siis ikkagi passiivmajas külm ei hakka? Siin võiks välja tuua kaks olulist eeldust: hoone peab olema külmasildadeta ning konstruktsioon õhutihe ehk siis teisisõnu toas toodetud soojus ei tohiks hoonest niisama lihtsasti välja pääseda.
Passiivmaja termopilt (Wikipedia).
Siin tuleks veel ära märkida, et passiivmaja ehitamisel pööratakse olulist tähelepanu akendele, kuna aknad on hoone selline piirkond, mille kaudu võib välja liikuda oluline hulk soojust. Põhilisteks sooja tootjateks hoones on aga inimesed ise ning nende kasutatavad elektriseadmed, samuti soojendab hoonet päike. Üldjuhul sellest täiesti piisab. Passiivmaja ventilatsioonisüsteemi paigaldatakse vahel ka väikese võimsusega soojuselement, mis toodab sooja juhul, kui väga külmadel päevadel jääb tavapärasest soojustootmisviisist väheks.
Kuna passiivmaja konstruktsioon on õhutihe, on väga tähtsal kohal ventilatsioonisüsteem, mis varustab hoonet värske õhuga ning väldib liigse niiskuse akumuleerumist. Ventilatsioonisüsteem on soojatagastusega, mis tähendab seda, et hoonest välja liikuv soe õhk soojendab hoonesse tulevat külma õhku, mistõttu on soojuse hulk, mis ventileerimise tõttu hoonest välja liigub minimaalne.
Kallis lõbu?
Passiivmaja ehitamine nõuab pisut suuremat finantseeringut kui tavaline hoone (enamasti 5-15 %), kuid tulevikus, mil tiheneb konkurents passiivmajale mõeldud produkte tootvate firmade vahel, langevad suure tõenäosusega hinnad tasemele, mis võimaldavad ehitada passiivmaju odavamalt kui praegu. Samas on passiivmaja ülapidamiskulud väiksemad, kuna kütmiseks kulub vaid ligikaudu 10% energiast, mis kuluks “tavalise” hoone kütmiseks.
Lisan siia ka lühikese video passiivmajast, mida saab vaadata siit .
