Tanja Zimmermann: „Pokušavamo 'materijalizirati' energiju"

Direktor Saveznih laboratorija za nauku o materijalima i tehnologiju na ulaznici sa EAWAG-om u projektu “Rudarstvo atmosfere”

Tanja Zimmermann: intervju sa direktorom EMPA-e o švicarskom projektu “Rudarstvo atmosfere” u saradnji sa EAWAG-om
Tanja Zimmermann je direktorica Saveznih laboratorija za nauku o materijalima i tehnologiju u Švicarskoj (Foto EMPA i EAWAG)

Jednostavna ideja, ali izuzetno zahtjevna u tehničkom smislu, osnova je nove istraživačke inicijative EMPA-e pod nazivom “Iskopavanje atmosfere”.

Umjesto vađenja ugljika iz nafte za plastične polimere, lijekove, vlakna, goriva i slične proizvode, zapravo se može razmišljati o korištenju CO2 koji je dugo prisutan u atmosferi.

Jedno rješenje bi moglo biti neka vrsta "atmosferskog usisivača", pomoću kojeg se uklanja višak ugljičnog dioksida iz filma plina koji obavija planetu Zemlju.

Da bismo ograničili klimatske promjene, moramo nadoknaditi ne samo buduće emisije zagađivača, već i one iz prošlosti, možda recikliranjem viška CO2.

Idealna osoba sa kojom bi istražili ovu temu je Tanja Zimmermann, direktorica Saveznih laboratorija za nauku o materijalima i tehnologiju, sa uredima u Thunu, St. Gallenu i Dübendorfu u Švicarskoj.

Rođena u Hamburgu prije pedeset pet godina, preuzela je novu ulogu izvršnog direktora EMPA-e 2022. juna XNUMX.: preuzela je dužnost od Gian-Luce Bone, koji je bio na čelu važnog švicarskog istraživačkog tijela gotovo trinaest godina.

Tanja Zimmermann je doktoriralaUniverzitet Hanseatic City 2007. godine za svoje specifične studije, koje su dale osnovu za nove tehničke primjene celuloze.

Između 2001. i 2012. stvorio je prvu istraživačku oblast o celuloznim nanokompozitima u EMPA iu Švicarskoj. Od 2011. do 2017. godine bila je odgovorna i za EMPA laboratoriju za primijenjene drvene materijale.

Od jeseni 2017. godine je član uprave instituta i odgovoran za Odjel za funkcionalne materijale, koji ima oko 200 zaposlenih u šest istraživačkih jedinica: bave se mnoštvom materijala, od onih na bazi drveta i celuloze do cementa i asfalta, od keramike visokih performansi do polimernih vlakana, do komponenti za energetske primjene.

Istovremeno, preuzeo je suvodstvo u Fokusnoj oblasti istraživanja Održivo izgrađeno okruženje, u kojoj teme kao što su cirkularna ekonomija, efikasnost resursa i efektivna implementacija švajcarske energetske strategije imaju centralnu ulogu.

Tokom protekle tri godine, zajedno sa svojim kolegama, stvorio je i oblast studija za nauku o materijalima zasnovanu na kompjuterima i velikim podacima i, u saradnji sa Imperial College London, osnovao Robotički centar za EMPA materijale i tehnologiju.

Tanja Zimmermann, na čelu švicarskih saveznih laboratorija za nauku o materijalima i tehnologiju, objašnjava zašto je to prije svega problem "vode", šta je bitno učiniti da se s njim riješi i šta se može proizvesti iz ugljičnog dioksida, tipičnog staklenika gas.

Ugljični dioksid je resurs, a atmosfera je njegov… “moj”
Martin Ackermann: „Prilagođavanje klimi? Zaštitite se”

Tanja Zimmermann: intervju sa direktorom EMPA-e o švicarskom projektu “Rudarstvo atmosfere” u saradnji sa EAWAG-om
CO2 izvađen iz atmosfere može se koristiti za proizvodnju plastičnih polimera, sintetičkih goriva i građevinskih materijala: to je sirovina budućnosti (Foto: Envato)

Pronalaženje rješenja za klimatsku krizu i korištenje atmosfere kao svojevrsnog „rudnika“ za izdvajanje CO2 i proizvodnju dragocjenih dobara i materijala iz njega: to nije podvig. Zar se ne bojite da nećete moći da ispunite očekivanja?

“Zaista, ovo su hitni problemi. Čak i ako uspijemo postići 'neto nulu' i ovladati energetskom tranzicijom, još uvijek ima previše CO2 u atmosferi, sa povezanim negativnim posljedicama, poput topljenja glečera i porasta ekstremnih vremenskih pojava. Stoga je izuzetno važno djelovati sada i učiniti svoj dio. Osećam veliku motivaciju, posebno među našim mlađim istraživačima, da rade na ovim značajnim temama. Dakle, poštovanje zadatka koji smo sebi dali, apsolutno da; strah da nećemo moći ponuditi rješenja, ne”.

I mogu li Savezna laboratorija za nauku o materijalima i tehnologiju i EAWAG sami riješiti ovaj herkulovski zadatak?

"Apsolutno da. Mogu se samo složiti sa svojim partnerima i kolegama u EAWAG-u. Sjajno je surađivati ​​sa Federalnim zavodom za nauku i tehnologiju vode na tako jednostavan i efikasan način. Problem je toliko složen da ga možemo riješiti samo zajedno, odnosno sa svim institucijama Federalnog sektora politehnike, ali i izvan njega, uključujući i na međunarodnom nivou. Uostalom, problem ne prestaje na granicama. Također moramo rano uključiti donosioce odluka iz industrije, javne uprave i politike kako bismo stvorili rješenja sa stvarnim uticajem. Kao što sam rekao na početku, ne razmišljamo malo.”

Sakupljanje i skladištenje ugljenika: kako da koristimo CO2?
Hvatanje i skladištenje CO2: 5 strategija na putu do nule

Tanja Zimmermann: intervju sa direktorom EMPA-e o švicarskom projektu “Rudarstvo atmosfere” u saradnji sa EAWAG-om
EMPA projekat “Rudarstvo atmosfere”, u kojem EAWAG sarađuje, ide daleko dalje od hvatanja i skladištenja ugljika: radi se o stvaranju nove globalne ekonomije (Ilustracija: EMPA i EAWAG)

Koja je uloga EMPA-e u svemu tome, s obzirom na njenu prirodu laboratorije za tehnologiju materijala?

“Što se tiče održive energije, dogodit će se paradoks i moramo ga istaći: u budućnosti, sa širenjem fotonaponskih i drugih sličnih rješenja, ljeti ćemo imati višak energije, ali premalo zimi. Kako bismo kompenzirali ovu situaciju, pokušavamo 'materijalizirati' energiju, odnosno pretvoriti je u skladišne ​​kemijske nosioce energije, poput vodonika ili metana, koristeći CO2 iz atmosfere!”.

Što nas dovodi do vađenja atmosfere...

"Upravo. Naša vizija je da se transformišemo iz društva koje emituje CO2 u društvo koje vezuje ugljični dioksid kroz razvoj odgovarajućih materijala i tehnologija. A to je nužnost, još jednom naglašavam, jer ćemo i nakon energetske tranzicije i dalje morati 'očistiti' atmosferu od zagađenja CO2 koje smo izazvali u posljednjih dvjesto godina kako bismo izbjegli daljnji porast Zemljine temperatura".

U Blockchain-u hvatanje i ponovno korištenje ugljičnog dioksida
Koliko će koštati CO2 neutralna Švicarska?

Tanja Zimmermann: intervju sa direktorom EMPA-e o švicarskom projektu “Rudarstvo atmosfere” u saradnji sa EAWAG-om
Ublažavajuće djelovanje šuma i okeana više nije dovoljno za zadržavanje viška CO2, potrebno ga je uhvatiti (Foto: Envato)

Koji je vaš okvirni dnevni red?

“Trenutno radimo na različitim 'stubovima', na temeljima našeg koncepta: ekstrakcija CO2, njegova hemijska konverzija i, konačno, tehnologije za proizvodnju materijala visoke dodane vrijednosti iz kojih će biti povezan ugljik. na dugi rok. Prvi projekti za tehnologije negativnih emisija, kao što su izolacijski materijali na bazi biouglja, već su u toku u EMPA (karbonski materijal dobijen termičkom degradacijom, istovremeno heterogen i bogat aromatičnim i mineralnim sistemima, ur.) i vrste cementa koji apsorbuju CO2 tokom procesa konsolidacije umesto da ga ispuštaju. Očekuje se da će dalje inicijative krenuti sljedeće godine. Na primjer, i ja bih želio pokrenuti temu drveta, koja je zasnovana na mojoj istraživačkoj pozadini. Prvi razgovori između različitih zainteresovanih strana su u toku i ovo je svakako veoma uzbudljivo."

Na koja konkretno pitanja namjeravate odgovoriti?

„EMPA-in fokus je na razvoju inovativnih materijala na bazi ugljenika i srodnih tehnologija, sve kroz sistemske pristupe. Za početak, na primjer, postoje novi građevinski materijali s negativnim CO2 otiskom, inovativne proizvodne tehnologije za proizvodnju potonjeg u industrijskoj mjeri (ali i druge sirovine, na primjer za hemijsku industriju), efikasna metanacija i katalizatori za konverzija ugljičnog dioksida i vodonika u metan, kao i novi koncepti 'usisavanja' CO2 iz atmosfere na energetski najefikasniji mogući način. Moramo i sve ćemo više razmatrati sve materijale i procese u njihovom cjelokupnom životnom ciklusu, koji mora biti kružni, a ne linearan, gdje je to moguće...".

Nova goriva iz vještačke fotosinteze na mjehurićima od sapunice
Toplina pohranjena pod zemljom za smanjenje CO2 iz zgrada

Nove istraživačke inicijative također moraju biti finansirane. Odakle sredstva?

“Našu inicijativu ćemo finansirati 'Startup grantom koji smo dobili od Vijeća federalnih instituta za tehnologiju i sredstvima iz naših rezervi, ukupno oko pet miliona franaka. Naravno, također želimo prikupiti dodatna sredstva od trećih strana, kako javnih tijela tako i naših industrijskih partnera."

Trenutno se dosta radi u ovoj oblasti, na primjer kroz Koaliciju za zelenu energiju i skladištenje (CGES) i zajedničke inicijative ETH domena. Zar svi oni ne rade istu stvar?

“Sve ove inicijative su važne! CGES, glavna aktivnost dva Savezna tehnološka instituta u Cirihu i Lozani, zajedno s Paul Scherrer institutom i EMPA, bavi se skladištenjem održive energije ili pretvaranjem, na primjer, sunčeve energije u hemijske nosioce energije kao što su vodonik, metan ili metanol. , takozvani Power-to-X proces. Fokus je ovdje na MegaWatt sistemima, tj. širokoj implementaciji ili nadogradnji postojećih tehnologija s industrijskim partnerima, poput onih razvijenih u pristupu povezanom s našim demonstratorom mobilnosti ili u platformi ESI (Integracija energetskog sistema, ur.) samog PSI. Iako postoji određeno preklapanje s projektom 'Iskopavanje atmosfere', mi već razmišljamo dalje od energetske tranzicije i težimo potpuno novom kružnom ekonomskom sistemu, zasnovanom na materijalima s negativnim ugljikom.”

Digitalna tranzicija i klimatska neutralnost za izlazak iz tunela
U suši, kišne gliste više ne skladište ugljik

Tanja Zimmermann: intervju sa direktorom EMPA-e o švicarskom projektu “Rudarstvo atmosfere” u saradnji sa EAWAG-om
Između 2001. i 2012. Tanja Zimmermann je pokrenula prvo područje istraživanja celuloznih nanokompozita u EMPA iu Švicarskoj, prošireno od 2011. do 2017. na primijenjene drvene materijale.

Zašto je važno da Švajcarska igra pionirsku ulogu u ovoj oblasti?

„Švajcarska nastavlja da bude međunarodni lider u inovacijama, uglavnom zbog dobrih okvirnih uslova. Stoga smo u idealnoj poziciji da razvijamo tehnologije i koncepte u okviru tekućih inicijativa, zatim ih primjenjujemo i plasiramo na tržište. A to će dodatno povećati međunarodnu konkurentnost švicarske industrije...".

Martin Eichler: “16,3 milijarde za hvatanje i skladištenje ugljika”
Inovativna kvantna tehnologija u potpunosti zasnovana na ugljiku

EMPA, EAWAG, WSL i PSI: četiri istraživačka instituta u Švicarskoj (na engleskom)

Tanja Zimmermann: intervju sa direktorom EMPA-e o švicarskom projektu “Rudarstvo atmosfere” u saradnji sa EAWAG-om
Martin Ackermann, direktor Saveznog instituta za vodenu nauku i tehnologiju i Tanja Zimmermann, direktorica Saveznih laboratorija za nauku o materijalima i tehnologiju Švicarske