Valvur ja valvatav ehk diktüoneemakilt ja fosforiit

Fosforiit on Eesti üks olulisemaid maavarasid ja siin asub ka Euroopa suurim fosforiidimaardla. Paraku lõpetas fosforiidisõda Eestis nii fosforiidi kaevandamise kui geoloogilised, tehnoloogilised ja teaduslikud uuringud.

Mis on valvur?

Toolse piirkonna diktüoneemakildale kui fosforiidi kaitsjale omistati valvuri nimi 1970ndatel aastatel. Niikaua kui ei olnud fosforiiti katva kilda kompleksse kasutamise tehnoloogiat, polnud ka võimalik alustada Toolse fosforiidilasundi kaevandamist. Põgusa ülevaate valvurist võib leida 2008. aasta Aprillikonverentsi materjalidest [1]. Käesolevas artiklis on antud ülevaade eelkõige valvatavast ehk fosforiidist.

Meeldetuletuseks

Fosforiiti läheb vaja fosforiühendite, esmajärjekorras fosforväetiste saamiseks. Fosforväetised on olulised inimese arengu, tervise ja vaimsete vajaduste rahuldamise seisukohast. Akadeemik A. Fersmani hinnangul on fosfor elu ja mõistuse element.

Bioloogilises elutegevuses on fosforiühendid geneetilise informatsiooni säilitajad ja edasikandjad kõikides elavates süsteemides, reguleerides näiteks ainevahetust.

Fosfori vähesus inimorganismis põhjustab mitmeid raskeid haigusi. Nende esimesed tunnused on osteoporoosi jt luuhaiguste, sageli ka näiteks psüühiliste häirete ilmingud.

Tarbimisest lähtuvalt moodustab fosfor looduses rea: muld – taim – (loom) inimene. Fosforisisaldus on taimede mineraalosas ligi 7%, inimese aju kudedes ligi 4%, luudes üle 5%, hambaemailis ligi 17%. Teravilja terade mineraalosas varieerub fosforisisaldus 10–20% piires. Taimede mineraalosas on koostiselementidest fosfori kontsentratsioon 87 korda, magneesiumi kontsentratsioon 11 korda ja kaltsiumi kontsentratsioon 2 korda suurem mulla keskmisest sisaldusest. Mikroelementidest kontsentreerub taimedes maksimaalselt tsink, selle kontsentratsioon on ligi 18 korda suurem mulla keskmisest. Toodud arvud näitavad üheselt, et fosfor on nii taimede kui ka loomsete elusorganismide üks olulisem toiteelement. Taimede kasvukeskkond ehk muld peab olema suuteline tagama selle fosforihulga kättesaadavuse taimedele ja viimaste kaudu loomadele ning inimesele.

Fosfori keskmine sisaldus on maismaa mullas ligi 800 g/t, Eesti mullas 570 g/t, samas on see üksikpunktide lõikes väga varieeruv. Ligi ühel kolmandikul Eesti maismaast on fosforisisaldus mullas väga madal, alla 300– 400 g/t [2].

Möödunud sajandi 70ndatel aastatel kasutati Eestis põllumaade väetamiseks ligi 20 kg, Lääne-Euroopas samal ajal 30–40 kg fosforit ühe ha kohta aastas.

Mõni sõna Eesti fosforiidi ja fosforiiditööstuse ajaloost

Fosforitoore ehk fosforiit oli Eestis avastatud juba 19. sajandi II poolel. Fosforväetiste defitsiiti tunnetasid Eesti Vabariigi põllumehed kohe esimestel aastatel pärast iseseisvuse saavutamist. Seda defitsiiti asuti ka kiiresti (1919. a) likvideerima ning juba 1923. aastal hakkas AS “Eesti Vosvoriit” Ülgase allmaakaevandusest fosforiiti kaevandama [3]. Saadava fosforiidijahu või -kontsentraadi (P₂ O₅ sisaldus ~25 – 27% ) toodang kasvas kiiresti, ligi 700 tonnilt 1925. aastal 6500 tonnini 1940. aastal ja ligi 20 500 tonnini 1943. aastal. Toodetud fosforiidijahu kasutati Eestis happeliste muldade väetamiseks. Osa fosforiidikontsentraadist müüdi välismaale superfosfaadiks ümbertöötamiseks. Aastal 1943 veeti kogu toodang Saksamaale. Alates1958. aastast hakati Maardus fosforiiti kaevandama karjääri meetodil ja selle toodang jäi püsima 50 000–70 000 tonni P₂ O₅ piiridesse aastas, kestes nii kuni 1991. aastani. Toodangu suurendamist takistas toodetava fosforiidikontsentraadi kõrge omahind.

Nõukogude Eesti põllumajandusteadlased väitsid 1960ndatel aastatel, et fosforiidijahu pole tõhus ka happeliste muldade väetamisel, kuna see ainult neutraliseerib mulda. Ei usu küll, et meie vanavana- ja vanaisad olid rumalad. Geokeemilisest seisukohast lähtudes pole fosforiidijahu väidetav madal efektiivsus tõene. Happelised mullad on fosforivaesed. Selleks et mulla happesust vähendada, peab fosforiidist eralduma kaltsium. See eeldab, et fosfaatsed mineraalid lagunevad ja fosfori kui taimede suhtes oluliselt aktiivsema elemendi tarbivad taimede ära enne, kui kaltsium suudab vähendada mulla happesust ja stimuleerida kasvu.

Fosforväetisega seotud probleemist Eestis ja endise Nõukogude Liidu loodepiirkonnas

Eesti ja Nõukogude Liidu loodepiirkonna tarbeks toodeti superfosfaati Koola apatiidist. Apatitõ maardla piires ületas tööstuslikult uuritud P₂ O₅ varu 1,5 miljardi tonni piiri.

Kesk- ja Lääne-Euroopas ei ole olnud märkimisväärseid fosforitoorme varusid [4; 5]. Vajadus fosforväetiste järele kaeti nendes riikides ning kaetakse ka praegu peamiselt Põhja-Aafrika (Maroko) fosforiidivarudest toodetud fosforväetiste arvelt. Rahvademokraatiamaade vajadus kaeti suures osas apatiidist valmistatud fosforväetiste baasil ja apatiidi varu jätkus enam kui 100-ks aastaks.

Kuid kuhu oli koer maetud?

Konflikt tekkis 1960ndatel aastatel, kui Nõukogude Liidu tervishoiutöötajad keeldusid andmast luba Bulgaarias kasvatatavate tomatite sisseveoks. Tomatite Sr-sisaldus oli terviseohtlikult kõrge. Bulgaarlased vastasid, et nad väetavad Nõukogude Liidu jaoks kasvatatavaid tomateid sealtsamast saadud fosforväetistega. Konflikt lahendati muidugi rahumeeli kitsas ringkonnas, kuid see tingis vajaduse muuta Nõukogude Liidus fosforväetise tootmise tehnoloogiat.

Lihtsa põhjuse komplitseeritud tagajärjed

Koola apatiit on väga kõrge Sr-sisaldusega (1,1–1,4%). Sr esineb apatiidis isomorfse seguna ja selle eraldamine superfosfaadist läheb väga kulukaks. Lihtsuperfosfaadi tootmisel jääb sinna strontsiumi sama palju kui oli apatiidis, väetises ohustab Sr põllukultuuride kaudu inimese tervist (põhjustab Urovi haigust). Sr-sisaldust saanuks superfosfaadis oluliselt vähendada, minnes üle madala Sr-sisaldusega Balti fosforiidibasseini fosforiidikontsentraadi kasutamisele või liitsuperfosfaadi tootmisele Balti basseini fosforiidi ja apatiidi baasil. (Meeldetuletuseks: selleks sobiv fosforiidivaru oli Nõukogude Liidu Euroopa osas ainult Balti basseinis).

Seega oli tarvis forsseerida fosforiidi tootmist Balti basseinist. Kõik võimalused selleks olid olemas. Tuli laiendada toodangut Maardus ja avada Balti fosforiidibasseinis uusi kaevandusi. Basseinis paiknevate maardlate (joonis1) geoloogiliselt uuritud ja prognoositud fosforiidivaru ületas tolleks ajaks 150 000 tonni piiri P₂ O₅. Abistava käe ulatas Vene Föderatsioon Kingissepa fosforiidimaardla näol.

Maardu saastekolde kujunemine ja selle likvideerimise katsed

Fosforiidi lahtisele kaevandamisele üleminek Maardus 1958. aastal oli nii teaduslikult, geoloogiliselt kui ka tehniliselt halvasti ette valmistatud või hoopis ette valmistamata. Diktüoneemakilda isesüttimise juhud olid laialt teada, kuid neid ei arvestatud. Mõne aasta möödudes hakkas kattekivimi puistangutesse ladustatav diktüoneemakilt lokaalselt soojenema, põhjustades isesüttimist ja kilda põlengukoldeid. Sellega kaasnes atmosfääri intensiivne saastumine väävliühenditega ja sademeveega raskmetallide (sh uraani) väljakanne. Kujunes võimas saastekolle, mis üha arenes ja laienes vastavalt kaevandatud territooriumi suurenemisele. Kõik see toimus Soome lahe kaldal vahetult Tallinna külje all. Saaste oluline vähendamine eeldas kaevanduse sulgemist. Selleks oli ainult üks tee – rajada asenduskaevandus. Geoloogiliste, majanduslike ja keskkonnaseisundi andmete kohaselt sai 1960ndatel aastatel Maardut asendada ainult Toolse fosforiidimaardla.

Toolse maardla paiknes madala kvaliteediga põllu-, karja- ja metsamaal. Maardla pind oli rikutud, selle piiridesse jäid Kunda tsemenditehase töötavad ja perspektiivsed lubjakivikarjäärid. Kui Maardus saadi 1 m² pindalalt 0,24 tonni P₂ O₅, siis Toolses oli see arv 2,5 korda suurem (0,61). Ühe tonni P₂ O₅ tootmiseks tuli Maardus teisaldada ligi 36 tonni diktüoneemakilta, Toolses oleks piisanud vaid 6 tonnist. Kui arvestada veel seda, et Maardu piirkonnas hävitati kõigele lisaks ajaloolise väärtusega põllumaad, pidasid geoloogid Maardu vahetust Toolse vastu otstarbekaks.

Geoloogide algatus ei õnnestunud. Miks?

Esiteks sellepärast, et vahetusega ei nõustunud tolle perioodi keskkonnakaitsjad. Pealegi kinnitas Toolse fosforiidimaardla fosforiidivaru GKZ (Riiklik Varude Komisjon) 1972. aastal (protokoll nr 6716, 22.11.72), kuid märkusega, et fosforiidi kaevandamist võib alustada ainult koos diktüoneemakilda kompleksse kasutamisega või selle taaskasutamisel keskkonnaohutu metoodikaga. Kuna kilda kompleksse kasutamise tehnoloogiat ei olnud ning matmise vastu seisis geoloogide südametunnistus, lükkus Toolse fosforiidimaardla kasutuselevõtt määramatuks ajaks edasi.

Edasised uuringud näitasid, et ka fosforiidi allmaakaevandamine ei oleks reaalne. Seda ei lubanud kaevanduskäikude lage moodustav kõrge radioaktiivsusega diktüoneemakilt.

Geoloogid lootsid, et diktüoneemakilda kompleksse kasutamise tehnoloogia väljatöötamine ja evitamine oleks täiesti reaalne ning põhjendatud keskkonna säästliku kasutamise seisukohalt. Rootsis töötati see tehnoloogia välja ning rajati tööstuslik katsetehas analoogse kilda (Alum shale) jaoks umbes 8 aasta jooksul. Eestis kahjuks ei suutnud teadlased kogu sotsialismi-aja jooksul selles valdkonnas midagi olulist korda saata. Toolse fosforiidimaardla evitamisest loobuti. Nüüd endise Maardu kaevanduse puistanguvälju vaadates võib aru saada, kui suur viga omal ajal tehti.

Fosforiidiuuringute uus ajajärk

Aastal 1972 avastati süvageoloogilise kaardistamise käigus Rakvere fosforiidimaardla. Kuigi fosforiit lasus maapinnast 50–200 m sügavusel, varieerus fosforiidilasundi paksus 3–8 m piirides ja P₂ O₅ sisaldus 7–15 % piirides.

Maardla osutus Euroopa suurimaks, selle P₂ O₅ prognoosvaru ületab kindlalt 700 miljoni tonni piiri ja maardla piires puudub diktüoneemakilt – fosforiidi tootmist segav või raskendav peamine tegur. Detailuuringud, kuni katsešahti projekteerimise ettepanekuni, viidi läbi ligi 120 km² Rakvere maardla Kabala alal, kus tootliku kihi keskmine paksus ja P₂ O₅ sisaldus olid vastavalt 6 m ja 12 %.

Uuringud näitasid, et lisaks Toolsele on ka Rakvere piirkonna fosforiit tänu madalale kaadmiumi sisaldusele [6] oluliselt loodussõbralikum kui maailma peamiste fosforiidibasseinide, Florida ja Maroko fosforiit (tabel 1).

Uuringute teine pool, katsekaevanduse projekteerimine ja rajamine, jäi tegemata. Algas fosforiidisõda.

Polnud lootustki, et GKZ oleks varu kinnitanud ilma katsekaevanduse tulemusi kajastamata ning andnud nõusoleku riskida sadu miljoneid maksva kaevanduse rajamisega tundmatutesse keskkonnatingimustesse. Ei tohi unustada sedagi, et polnud ka fosforiidi kaevandamise majandusliku otstarbekuse garantiid.

Teiste mikroelementide sisaldus Eesti maardlate fosforiidis ei ületa maakoore keskmise 2–3-kordset taset [7] ning keskkonnasaaste seisukohalt jääb loodusliku fooni piiridesse.

Tolleks perioodiks olid Nõukogude Liidu erialainstituudid koostanud ka Toolses ja Kabalas fosforiidi kaevandamise esialgsed majanduslikud arvutused. Need olid kaevandamist toetavad. Ka USA spetsialistidest koosnev ekspertgrupp avaldas juba 1992. aastal arvamust, et Toolse fosforiiti on sisseveetavatega võrreldes majanduslikult otstarbekam väetisteks kasutada. Eesti fosforiidi väärtust suurendab oluliselt selle madal kaadmiumisisaldus [8]. Praeguseks on fosforiidi hind tõusnud 10–20 % ja tõus jätkub. Fosfori tarbimise kasvutempost annab ülevaate tabel 2.

Rakvere maardla uuringud ja fosforiidisõja lõpptulemus

Juba 1970ndatel aastatel ei olnud Nõukogude Liidu väetisetööstuse ministeeriumil raha Koola apatiidikaevanduse korrastamiseks ja laiendamiseks. Seda polnud ka katsekaevanduse, rääkimata uue kaevanduse rajamiseks tundmatutesse tingimustesse. Teisalt oli avastatud oma tüüpi ja maailma suurimate hulka kuuluv fosforimaardla, mis tulevikus kindlasti käiku läheb. See oli peamine põhjus, mis geoloogiaministeeriumi spetsialistide vaikival nõusolekul pani väetisetööstuse ministeeriumi ja ministeeriumi teadusasutuste juhtivaid töötajaid kuulutama, et juba mõne aasta pärast antakse maardla ekspluatatsiooni. Kui nad seda poleks kuulutanud ega tegelikku olukorda afišeerinud, oleksid uuringuteks eraldatud rahasummad olnud tunduvalt tagasihoidlikumad. Kellele see oleks meeldinud? Kui need mõned aastad mööda läksid, lükkus lõpptähtaeg jälle mõne aasta võrra edasi. Rakvere maardla fosforiidist sai omamoodi lüpsilehm. Uuringutele pookisid end külge asjaarmastajad, keskkonnakaitsjad, ajakirjanikud ning ka tüüpilised kuulsusejahtijad. Uuringuteks vajalikke mäetöid aga ei tahtnud mitte keegi teha. See töö oli vastutusrikas ega sobinud kokku valgekraede tõekspidamistega.

Tänu fosforiidisõja avalikule etapile lõppesid Eestis fosforiidiga seotud mured Nõukogude Liidu väetisetööstuse ministeeriumi administratiivtöötajate jaoks rahuldavalt, paljudele teadlastele ja teadusasutustele aga kurvalt. Tõusis ka kommunistliku partei prestiiž. Võidi kinnitada, et fosforväetiste defitsiiti taheti minimeerida, kuid seda ei saadud teha, sest me ei tohi ignoreerida rahva arvamust, me saame olukorrast aru, säilitame keskkonna ja külmutame määramata ajaks uuringud ja kaevanduste rajamise… Eesti jaoks lõppesid need mured ehk ka omamoodi kurvalt. Euroopa suurim fosforiidilade jäi lõplikult läbi uurimata. Kui uuringuid nüüd jätkataks, kestaksid need aastaid ning kulud ulatuksid sadadesse miljonitesse kroonidesse.

Fosforiidisõja tulemusena lõppes Eestis juba 1919. aastal alanud fosforiidikaevandamine. Oma töö lõpetasid fosforiidil põhinevad tööstusharud, lõppesid kaasnevad geoloogilised, tehnoloogilised ja teaduslikud uuringud, likvideeriti ka fosforiidi valvuri ehk diktüoneemakilda kompleksse kasutamise uuringud. Fosforiidist, selle majanduslikust tähtsusest ja kaasnevatest võimalustest ajakirjanduses enam juttu ei ole. Vaikivad nii võitjad kui kaotajad. Aga ometi peitub Eesti maapõues Euroopa suurim keskkonnalembeline fosforiidivaru, mille tarbimine on juba lähitulevikus möödapääsmatu. Kui tulevikku vaadata, siis aitaks ehk valvataval ning valvuril tuginev tööstus ja teadus Eesti oma Nokiat leida.

Viidatud kirjandus

1. Petersell, V., 2008. Diktüoneemakilt, energia ja keskkond. Keskkonnatehnika 4/08, lk 32-34.
2. Petersell, V., Ressar, H., Carlsson, M., Mõttus, V., Enel, M., Mardla, A., Täht, K. Eesti mulla huumushorisondi geokeemiline atlas. Tallinn–Uppsala, 1997, Seletuskiri 75 lk + kaardid.
3. Luha, A. Eesti NSV maavarad. Rakendusgeoloogiline kokkuvõtlik ülevaade. RK “Teaduslik Kirjandus”, Tartu, 1946, 178 lk.
4. Геология месторождений фосфоритов, методика их прогнозирования и поисков. Недра, Москва, 1980, 248 с.
5. U.S.Geological Survey, Minerals Yearbook, 2000, 2001, 2002, 2003, 2004, 2005, 2006.
6. Петерселль В., Лоог А., Минеев Д., Петунина, О. Фтор, стронций и редкие земли в фосфоритах Раквереского фосфоритоносного района. Tartu Ülikooli Toimetised, 1986, nr 759, lk 27–55.
7. Лоог А., Петерселль В. Закономерности распределения малых элементов в фосфоритах Эстонии. Tartu Ülikooli Toimetised, 1990, nr 885, lk 68–83.
8. Preliminary Technical and Economical Assessment of Developing the Toolse Phosphorite Deposit, Estonia. Prepared For: International Fertilizer Development Center by: KBN Engineering and Applied Sciences, Tampa, Florida 33607, 51 p

Artikli autor on VALTER PETERSELL, Eesti Geoloogiakeskus

Artikkel ilmus ajakirjas Keskkonnatehnika 3/2009, lk 16-19

Foto: Ülgase. Wikimedia Commons, CC BY-SA 3.0