Põlevkivist droonide, vähirakkude ja karjakäitumiseni – need on TalTechi aasta parimad teadusartiklid
27. veebruar 2023, 16:40
Teadlased pühenduvad oma uurimistes üha enam töödele, millest ühiskonnale moel või teisel otsest kasu tõuseks. Nii ka eelmisel aastal, mil paljud TalTechi teadlased otsisid konkreetseid lahendusi, kuidas leevendada energiakriisi, muuta rohepööre lihtsamaks või aidata mingeid tegevusi reaalselt senisest sujuvamaks teha.
Puhta põlevkivienergeetika tehnoloogia sai kvaliteedimärgi
TalTechi inseneriteaduskonna energiatehnoloogia instituudi jätkusuutliku energeetika ja kütuste uurimisrühma juht Alar Konist on teadlasena pühendunud meie n-ö rahvusliku rikkuse, põlevkivi ja sellest energiatootmise tehnoloogiate arendamisele. Läinud aastal pani Konist kaante vahele uuringu põlevkivijaamade CO2 sidumise tehnoloogiate majandusliku tasuvuse kohta. Oma tööga tõestas ta ära, et tehnoloogiliselt on võimalik süsihappegaasi emissiooni põlevkivielektri tootmisel oluliselt vähendada.
Konist ütleb eelmist aastat kokku võttes, et tema uurimuse tulemusel saadud teadmised võimaldavad meil nüüd teha teadliku valiku, kas püüda CO2 kinni või lasta see keskkonda ja maksta kvooditasu.
«Põlevkivist saame lisaks energiale ka sisuliselt valmis kujul materjali, mida saab erinevate kohtades kasutada.»
Alar Konist
«Näitasime ära, kuidas CO2 on võimalik siduda ja kui palju selle tehnoloogia rakendamine maksma võib minna. Uuringu põhjal saan kinnitada, et süsihappegaasi kinnipüüdmise ja ladustamise hind jääb samasse suurusjärku praeguse CO2 kvoodi hinnaga,» ütleb Konist. «Tehnoloogia on meil laboris läbi katsetatud ja lisaks nüüd ka majandusanalüüsiga kinnitatud. Edaspidi ei saa keegi väita, et seda ei ole võimalik teha tehnoloogia puudumise vmt argumendi tõttu.»
Tal on hea meel, et kui põlevkivienergeetika varem või hiljem ka poliitikute seas taas jutuks tuleb, on neil teadusliku analüüsi näol olemas konkreetne teadmine, mille alusel otsuseid langetada. Samas teeb teadlasele tuska, et justkui rohepöörde vaimust kantuna on maad võtmas seisukohad, et põlevkivi osas polegi enam midagi uurida, selle kasutamine energiatootmiseks tuleb niikuinii lõpetada.
Alar Konist ei jäta jonni ning lubab põlevkiviuuringutega edasi tegeleda, nüüd keskendub ta sellele, millised siiani jäätmetena käsitletud materjalid põlevkivienergeetikaga kaasnevad ja mil moel need on kasutusele võetavad näiteks ehitusmaterjalidena või lubiväetisena.
«Põlevkivist saame lisaks energiale ka sisuliselt valmis kujul materjali, mida saab erinevate kohtades kasutada ja sellega vähendada globaalseid keskkonnamõjusid,» räägib ta. «Nüüd on heitmete vähendamise tehnoloogial n-ö kavaliteedimärk käljes ja edasine sõltub juba sellest, kas me tehame seda kasutada.»
Droonid tulevad geodeetidele appi
TalTechi inseneriteaduskonna ehituse ja arhitektuuri instituudi doktorant-nooremteadur Sander Varbla juhtimisel viis teadlaste grupp 2022. aastal läbi uurimustöö, mille tulemusena tõestati, et droonilt tehtud fotode põhjal on võimalik modelleerida väga täpselt meid ümbritsevat keskkonda.
Lisaks näitab teadustöö, kuidas saab drooni abil teostada siiani kasutusel olevate meetoditega võrreldes ohutumat ning kiiremat andmekorjet.
Sander Varbla on seda meelt, et droonide kasutamine praktilistes ja teaduslikes valdkondades (näiteks geodeetilised mõõdistused, ehitusobjektide monitoorimine, geomorfoloogilised uuringud jne) on tõusuteel. Nagu ka droonitehnoloogia ise ja sellega seotud (modelleerimis)tarkvarade areng.
Teadustööd, mis demonstreerivad säärase uue tehnoloogia võimalusi ja potentsiaali, julgustavad tema hinnangul ka selle laiemat kasutuselevõttu.
«Kuna tegemist on võrdlemisi uue tehnoloogiaga, siis näiteks täpsust nõudvate geodeetiliste mõõdistustööde läbiviimise seisukohast suhtutakse tulemustesse veel skeptiliselt. Seetõttu tuleks lisaks drooniga tehtud mõõdistusele tulemusi ka mingil alternatiivsel meetodil valideerida,» selgitab Varbla. «Nii panustab meie teadustöö droonimõõdistuse käigus rakendatavate meetodite arendamisse ning lisab kindlust, et droonimõõdistus ja sellel põhinev modelleerimine tõepoolest võimaldavad saavutada kõrget, ja oodatud, täpsust.»
«Süstemaatiliste vigade võimalik esinemine on oluline põhjus, miks droonimõõdistuse tulemustesse skeptiliselt suhtuda.»
Sander Varbla
Varbla teadustöö fookuses olid deformatsioonide uuringud, täpsemalt teekonstruktsiooni vajumid. Praegu eelistatakse vajumite uuringuteks nivelleerimist, mis võimaldab küll väga täpselt määrata vertikaalsuunaliste deformatsioonide magnituudi, ent paraku saadakse nivelleerimisega informatsiooni vaid üksikutest valitud punktidest. See aga ei pruugi iseloomustada vajumeid piisavalt, lisaks eeldab nivelleerimine, et mõõdistus toimub vahetult vajumite toimumise kohas.
Kuigi droonimõõdistusel põhineva modelleerimise täpsus jääb nivelleerimisele natukene alla, siis saadakse selle tulemusena informatsiooni kogu uuritava pinna kohta – modelleerimise käigus luuakse fotodest ühtlane punktipilv. Sander Varbla selgitab, et droonimõõdistus ei eelda mõõdistaja vahetut viibimist objektil ehk mõõdistusi saab läbi viia ohutult eemal olles. Mullu avaldatud teadusartiklis kirjeldatud mõõdistus viidi läbi tiheda liiklusega Tallinn-Tartu maanteel. Nii on droonimõõdistus deformatsioone silmas pidades sobiv ka näiteks maalihete monitoorimisel.
Teadustöö keskendus horisontaalsele pinnale, aga analoogiliselt saaks meetodit katsetada ka vertikaalsete pindade deformatsioonide uuringuks.
«Selleks, et tagada kasutatud meetodite universaalsus, tuleks läbi viia veel täiendavaid uuringuid, mis erineksid oma iseloomu poolest antud teekonstruktsiooni uuringust. Lisaks on üks oluline probleemkoht mõõdistustulemustes esinevad süstemaatilised vead,» räägib Sander Varbla. «Edasise teadustöö üks fookus võiks olla vigade tulemustest elimineerimise võimalikkus. Sääraste süstemaatiliste vigade võimalik esinemine on oluline põhjus, miks droonimõõdistuse tulemustesse skeptiliselt suhtuda.»
Ta on eelmise aastaga rahul ja märgib, et suures plaanis said kõik teadustööga seotud eesmärgid täidetud.
«Võiks isegi öelda, et sai esialgu plaanitust natukene rohkem ära tehtud,» ütleb ta. «Nii on mul nüüd enam-vähem täidetud kõik doktoritöö koostamiseks vajaminevad eeldused, mistõttu andis möödunud aasta hea tõuke doktoriõpingute lõpuni viimiseks.»
Kuidas peatada vähirakkude kasv?
Juba suhteliselt ammu on teada, et vähirakud paljunevad üldjuhul agressiivsemalt inimese organismi tavalistest rakkudest, nüüd otsivad Tallinna Tehnikaülikooli teadlased võimalusi, kuidas DNA dubleerimist ehk replikatsiooni pärssides saaks aeglustada vähirakkude jagunemist. Seda uurimisgruppi juhib Tallinna Tehnikaülikooli loodusteaduskonna keemia- ja biotehnoloogia instituudi vanemteadur Tatiana Moiseeva.
Tatiana Moiseeva teadustöö pikem perspektiiv on leida ained, mis vähirakkude DNA kopeerimist pärssides takistaksid ka vähirakkude endi jagunemist.
Teadusajakirjas Nature Communications ilmunud artikli fookuses on DNA ja vähk ehk kuidas sõltub vähirakkude areng ja selle arengu kiirus DNA-st. Uuringud lähtuvad esmalt teadmisest, et igas rakus sisaldub ka DNA – konkreetsele organismile ainuomane geneetiline järjestus, mis määrab paljuski ära selle organismi elukaare. DNA-sse on talletatud kogu info selle kohta, kuidas rakk toimib ja mis seda iseloomustab. Rakud paljunevad jagunemise teel, kusjuures selle eelduseks on DNA kahekordistumine raku kasvamise faasis (interfaas). Kui DNA-d ei kopeerita, siis ei saa ka rakk poolduda. See on edasiste uuringute lähtepositsioon.
On ka teada, et kui DNA saab mingil põhjusel kahjustada, võib see viia selleni, et algselt terve raku baasil hakkavad arenema vähirakud. Kahjustused võivad tekkida elutegevuse käigus, aga ka DNA kui organismi pärilikkuse kandja kopeerimise tagajärjel. Sellised mutatsioonid põhjustavadki sageli vähkkasvajate teket ning sestap on ka teaduse üks uurimissuundi õppida läbi DNA tundma inimese individuaalset genoomi, et nõnda välja selgitada ja ennetada pärilikke haigusi.
Tatiana Moiseeva teadustöö pikem perspektiiv on leida ained, mis vähirakkude DNA kopeerimist pärssides takistaksid ka vähirakkude endi jagunemist ning võiksid tulevikus olla aluseks tõhusate vähiravimite väljatöötamisel või parandada muul moel vähiravi tulemuslikkust.
Nüüdseks on Tatiana Moiseeva teadlasrühm saanud oma uurimistöö süvendamiseks ka grandi, mis võimaldab oma rühma kaasata doktorante. Nii loodab ta tulevikus läbi viia veel mitmeid rakusisese DNA dubleerumismehhanismi uuringuid.
Karjakäitumises peitub kinnisvarabuumide alge
TalTechi majandusteaduskonna majandusanalüüsi ja rahanduse instituudi vanemteadur Tõnn Talpsepp uuris eelmisel aastal eestimaalaste käitumist kinnisvaraturul ning otsis sellest nn karjakäitumise ilminguid. Olgu kohe öeldud, et neid ilminguid ka leiti, mitte küll mingeid äärmuslikke, aga siiski. Kui kinnisvaramaaklerid hakkavad rääkima buumist, siis eks see olegi otsene karjakäitumisest tingitud nähtus.
«Karjakäitumine tähendab seda, et ühed inimesed kipuvad oma otsustes olema mõjutatud sellest, mida teised samal ajal kõrval teevad,» selgitab Talpsepp. «Kui kõik ostavad, siis ostan ka. Ent kokkuvõttes ei pruugi see olla kõige optimaalsem käitumine kasvõi majanduslikust seisukohast vaadatuna. Kodu ostmine on ju ikkagi elu üks suuremaid rahalisi otsuseid.»
«Teadustöö püüab kaasa aidata teadlikkuse tõstmisele ühiskonnas, viidates, et sarnastes sotsiaalsetes gruppides karjakäitumine eksisteerib.»
Tõnn Talpsepp
Oma teadusartiklis toob Tõnn Talpsepp välja kolm põhilist järeldust, milleni analüüside käigus jõuti – karjakäitumisest on rohkem noorte, eriti alla 25-aastaste seas, majandusharidust omavate inimeste hulgas on karjakäitumist vähem, sest neil on potentsiaalselt parem teadlikkus ning juba buumi ilmingutega turu tingimustes esineb karjakäitumist rohkem – üks põhjustab teist ja teine omakorda esimest. Ehk siis – karjakäitumine lükkab olulisel määral tagant nõudluse kasvu ning see jällegi annab hoogu hindade tõusule kinnisvaraturul.
Talpsepp ütleb, et uuringust on ühelt poolt kasu koduostjale, kes võiks emotsionaalsetele otsustele eelistada pigem sügavuti minevat majanduslikku rehkendust ning teisalt finantsasutustele ja üldisemalt finantsturu regulatsioonide üle otsustajatele, kes saavad aimu nendest ühsikonnagruppidest, kes võivad olla karjakäitumisest rohkem mõjutatavad.
«Meie teadustöö püüab kaasa aidata teadlikkuse tõstmisele ühiskonnas, viidates, et sarnastes sotsiaalsetes gruppides karjakäitumine eksisteerib ja et alati ei ole mõistlik sellega kaasa minna,» iseloomustab Talpsepp. «See on pikk õppimisprotsess, kus igaüks peab endale teadvustama oma tänase emotsionaalse otsuse hilisemaid tagajärgi. Sellele tasub tähelepanu pühendada, sest need otsused mõjutavad vägagi inimese edasist elu.»
TalTechi parimad teadusartiklid
Tehnika ja tehnoloogia valdkonnas
Techno-economic assessment of CO2 capture possibilities for oil shale power plants (autorid Artjom Saia, Dmitri Nešumajev, Aaro Hazak, Priit Sander, Oliver Järvik ja Alar Konist, Renewable and Sustainable Energy Reviews)
Centimetre-range deformations of built environment revealed by drone-based photogrammetry (autorid Sander Varbla, Artur Ellmann, Raido Puust, Automation in Action)
Loodus-, täppis- ja terviseteaduste valdkonnas
The non-catalytic role of DNA polymerase epsilon in replication initiation in human cells (autorid Sameera Vipat, Dipika Gupta, Sagun Jonchhe, Hele Anderspuk, Eli Rothenberg, Tatiana N. Moiseeva, Nature Communications)
Sotsiaal- ja humanitaarteaduste valdkonnas
Do gender, age and education affect herding in the real estate market? (autorid Tõnn Talpsepp, Anne-Liis Tänav, Journal of Behavioral and Experimental Finance)
Allikas: TalTech