Professor Kaspar Valgepea uurib heitgaase „söövaid“ baktereid, kelle abil on võimalik toota kütuseid, kemikaale ja muid materjale.

Noorukieas oli Kaspar Valgepea (40) andekas kergejõustiklane, nagu ka tema isa, kõrgushüppaja Tarmo Valgepea. Vigastuse tõttu tuli spordiga teha lõpparve ja seejärel pühendus Valgepea teadusele, ent ta leiab, et neil kahel tegevusalal on palju ühist.

„Nii spordis kui ka teaduses on tähtsad sihikindlus, südikus, töökus, ambitsioon, kirg ja kannatlikkus – ja uudishimu! Tippu jõudmiseks on võtmetähtsusega see, et oskaksid näha põhjuse ja tagajärje seoseid ning toimuvat analüüsida. Mõlemal alal pakub andekus vaid eeldusi, saavutused tulevad ikkagi ränga tööga,“ räägib Valgepea, kes on alates maikuust gaasfermentatsiooni professor.

Gaasfermentatsioon on sisuliselt fermenteerimine ehk hapendamine, kus kasutatakse toiteallikana gaasilist toitainet, näiteks vingugaasi, süsihappegaasi või vesinikku. Seni on seda meetodit tööstuslikult kasutatud esmajoones etanooli tootmisel.

„See tehnoloogia võimaldab süsinikupõhistest jäätmetest, olgu siis heitgaasidest või gasifitseeritud olmeprügist, mikroobide abil toota vajalikke materjale, näiteks lennukikütust või plasti – see tähendab, et see on inimestele kahekordselt kasulik,“ selgitab Valgepea, kes pälvis aasta algul Euroopa Teadusnõukogult 2,3 miljoni euro suuruse grandi.

Grandi toel asub ta oma töörühmaga uurima ja arendama heitgaase „söövaid“ baktereid. Muu hulgas on plaanis kirjeldada sadade bakteritüvede ainevahetust ja koondada andmed teadmuskogusse, mis võimaldaks kiirendada tööstuslike rakuvabrikute arendamist. Rakuvabrik on siinses kontekstis geneetiliselt muundatud bakter millegi kasuliku tootmiseks.

Töörühm uuribki atsetogeensete (oma elutegevuseks gaasi tarbivate) bakterite ainevahetust ja töötab välja uut meetodit bakteritüvede suure läbilaskevõimega geneetiliseks muundamiseks, et tõhustada gaasfermentatsiooni protsessi.

Valgepea usub, et igale rakendusteadlasele on teadustöö tulemuste kasutuselevõtt ettevõtluses edu märk ja tõend selle kohta, et tema tööst on päriselt kasu. Teadustööks vajaliku rahastuse leidmisel võivad suuresti kasuks tulla nii väljatöötatud meetodite kaitsmine patentidega kui ka teadlaskarjääri rahvusvahelisus.

Valgepea ise on käinud teadmisi täiendamas USA-s, Taanis, Jaapanis ja Austraalias. Oma kogemuse põhjal kinnitab ta, et erinevate töökeskkondade kogemine ja uute inimestega koos töötamine on igas mõttes õpetlik.

„Soovitaksin igal alustaval teadlasel panna end proovile eri situatsioonides. Teistes kultuuriruumides elamine avardab tublisti silmaringi, kodust eemal saad hoopis teise kogemuse,“ kiidab ta.

Valgepea on juhendanud teadustöö tegemisel ka nooremaid kolleege. Ta leiab, et juhendamine on suurepärane viis oma teadmistepagasi, mõtteteravuse, leidlikkuse ja loomingulisuse kasvatamiseks ning aitab olla edukam teadlane.

„Selleks, et õpetada kedagi teemast päriselt aru saama, peab õpetaja ise seda detailideni valdama. Ja muidugi on see teadustöös üks suurimaid rõõme, kui juhendatav õpitut edukalt kasutab või edasi arendab!“ ütleb ta.

Kaspar Valgepea on lõpetanud Tallinna Tehnikaülikooli 2014. aastal keemia ja geenitehnoloogia erialal. Ta on end täiendanud Tokyo Elektro-Kommunikatsiooni Ülikoolis (2007–2008), Taani Tehnikaülikoolis (2010), USA biotehnoloogiaettevõttes Genomatica (2012–2013) ning Queenslandi Ülikoolis (2015–2018).

Ta on pälvinud erialastipendiume ja võitnud auhindu üliõpilaste riiklikul teadustööde konkursil, avaldanud üle 30 teadusartikli ning pidanud loenguid ja juhendanud üliõpilasi mitmes ülikoolis. Alates maikuust on Kaspar Valgepea Tartu Ülikooli gaasfermentatsiooni professor.

UT palus uuel professoril täita ankeedi, et saaksime temaga tutvust teha.

Uurimistöö sisu ühe lausega

Arendame oma töörühmas gaasfermentatsiooni tehnoloogiat, mis võimaldab toota süsinikupõhistest jäätmetest mikroobide abil kütuseid, kemikaale ja muid materjale.

Huvipakkuvad teemad, mida uurida

Gaasfermentatsioonis kasutatavaid atsetogeenseid baktereid on suhteliselt vähe uuritud. Need on anaeroobsed organismid, mis kasutavad toiduks plahvatusohtlikke ja mürgiseid gaase (H₂ koos CO₂-ga ja CO) ning kasvavad aeglaselt. Nende bakterite geenide funktsioonidest on praegu teadmisi väga napilt ja see tõsiasi pidurdab rakuvabrikute arendamist. On oodata, et meie uuringud viivad arusaamise atsetogeenidest uuele tasemele ja aitavad kaasa rakuvabrikute arendusele.

Olulisim tõdemus

Kuigi baktereid peetakse üldiselt primitiivseteks, on nad minu arvates vägagi targad ja kavalad isepaljunevad organismid, kelle ainevahetusest, rakuprotsessidest ja toimemehhanismidest on meil palju õppida.

Innustavad õpetajad

Enim on mind innustanud minu esimene juhendaja emeriitprofessor Raivo Vilu, kes õpetas igale olukorrale lahendust leidma, ja järeldoktorantuuri juhendaja professor Esteban Marcellin, kelle võime mõelda kastist välja on muljetavaldav. Kaudselt on mind inspireerinud ka nobelist Richard Feynman oma ütlusega „What I cannot create, I do not understand“ („Seda, mida ma ei suuda luua, ma ka ei mõista“).

Midagi kehale ja vaimule

Parima meelega veedan koos perega aega looduses või teen sporti. Kui oleks võimalus, reisiks rohkem ja tsivilisatsioonist kaugemale.

Parim viis puhata

Kõige mõnusam on teha sporti, lugeda, kuulata muusikat ja veeta aega sõpradega.

Soovitan!

Lugemiseks Haruki Murakami raamat „1Q84“, vaatamiseks film „180° South“, kuulamiseks Centre El Muusa samanimeline album.

Mida peaks teadma gaasfermentatsiooni kohta?

Gaasfermentatsiooni, nagu ka mõne teise biotehnoloogilise protsessi kombineerimine bioinseneeriaga võimaldab ühte „riistvara“ (loe: tehast) ning eri „tarkvara“ (loe: rakuvabrikuid) kasutades toota erinevaid ühendeid.

Millest võiks alustada tudeng, kes tunneb teie eriala vastu sügavamat huvi?

Samast, mida soovitaksin iga eriala puhul: küsi nii kaua, kuni saad vastused, ja siis küsi, mis küsimata jäi.