Tanja Zimmermann: „Snažíme sa ‚zhmotniť‘ energiu“

Jednoduchá myšlienka, no z technického hľadiska mimoriadne náročná, je základom novej výskumnej iniciatívy EMPA s názvom „Ťažba atmosféry“.

Namiesto získavania uhlíka z ropy pre plastové polyméry, lieky, vlákna, palivá a podobné produkty možno v skutočnosti uvažovať o použití CO2, ktorý je už dlho prítomný v atmosfére.

Jedným z riešení by mohol byť akýsi „atmosférický vysávač“, pomocou ktorého sa odstráni prebytočný oxid uhličitý z filmu plynu, ktorý obklopuje planétu Zem.

Aby sme obmedzili zmenu klímy, musíme kompenzovať nielen budúce znečisťujúce emisie, ale aj tie historické, možno recykláciou prebytočného CO2.

Ideálnou osobou na preskúmanie tejto témy je Tanja Zimmermann, riaditeľka Federálnych laboratórií pre vedu a technológiu materiálov s kanceláriami v Thune, St. Gallen a Dübendorf vo Švajčiarsku.

Narodila sa v Hamburgu pred päťdesiatimi piatimi rokmi a 2022. júna XNUMX prevzala svoju novú úlohu generálnej riaditeľky EMPA: prevzala ju po Gian-Luca Bona, ktorý bol na čele významného švajčiarskeho výskumného orgánu takmer trinásť rokov.

Tanja Zimmermann získala doktorát od rHanzovná mestská univerzita v roku 2007 za jeho špecifické štúdie, ktoré poskytli základ pre nové technické aplikácie celulózy.

V rokoch 2001 až 2012 vytvoril prvú výskumnú oblasť celulózových nanokompozitov na EMPA a vo Švajčiarsku. V rokoch 2011 až 2017 bola zodpovedná aj za laboratórium EMPA pre aplikované drevené materiály.

Od jesene 2017 je členom vedenia ústavu a je zodpovedný za oddelenie funkčných materiálov, ktoré má okolo 200 zamestnancov v šiestich výskumných pracoviskách: zaoberajú sa množstvom materiálov, od materiálov na báze dreva a celulózy až po cement a asfalt, od vysokovýkonnej keramiky cez polymérne vlákna až po komponenty pre energetické aplikácie.

Zároveň prevzal spoluvedenie Research Focus Area Sustainable Built Environment, v ktorom zohrávajú ústrednú úlohu témy ako obehové hospodárstvo, efektívnosť zdrojov a efektívna implementácia švajčiarskej energetickej stratégie.

Za posledné tri roky spolu so svojimi kolegami vytvoril aj oblasť štúdia materiálovej vedy založenej na počítačoch a veľkých dátach a v spolupráci s Imperial College London založil Robotické centrum pre materiály a technológie EMPA.

Tanja Zimmermann, vedúca švajčiarskych federálnych laboratórií pre materiálové vedy a technológie, vysvetľuje, prečo je to predovšetkým problém „vody“, čo je nevyhnutné robiť, aby sme sa s ním vysporiadali a čo sa dá vyrobiť z oxidu uhličitého, typického skleníka. plynu.

Oxid uhličitý je zdroj a atmosféra je jeho... „moja“
Martin Ackermann: „Prispôsobenie sa klíme? Chráň sa"

Hľadanie riešení klimatickej krízy a využívanie atmosféry ako akejsi „bane“ na extrakciu CO2 a výrobu vzácnych tovarov a materiálov: to nie je nič zlé. Nebojíte sa, že nedokážete naplniť očakávania?

„Skutočne sú to naliehavé problémy. Aj keď sa nám podarí dosiahnuť „čistú nulu“ a zvládnuť energetický prechod, v atmosfére je stále príliš veľa CO2, s tým súvisiacimi negatívnymi dôsledkami, ako je topenie ľadovcov a nárast extrémnych poveternostných javov. Je preto mimoriadne dôležité konať hneď a urobiť svoju časť. Cítim veľkú motiváciu, najmä medzi našimi mladšími výskumníkmi, pracovať na týchto významných témach. Takže rešpekt k úlohe, ktorú sme si dali, absolútne áno; strach z neschopnosti ponúknuť riešenia, nie“.

A dokážu Federálne laboratórium pre vedu a technológiu materiálov a EAWAG zvládnuť túto herkulovskú úlohu samy?

"Samozrejme áno. So svojimi partnermi a kolegami v EAWAG môžem len súhlasiť. Je skvelé, že môžeme takýmto jednoduchým a efektívnym spôsobom spolupracovať s Federálnym inštitútom pre vodné vedy a technológie. Problém je taký zložitý, že ho môžeme vyriešiť len spoločne, teda so všetkými inštitúciami Federálneho polytechnického sektora, ale aj mimo neho, a to aj na medzinárodnej úrovni. Koniec koncov, problém nekončí na hraniciach. Musíme tiež včas zapojiť tvorcov rozhodnutí z priemyslu, verejnej správy a politiky, aby sme vytvorili riešenia so skutočným dopadom. Ako som povedal na začiatku, nemyslíme v malom.“

Zachytávanie a ukladanie uhlíka: ako by sme mali používať CO2?
Zachytávanie a ukladanie CO2: 5 stratégií na ceste k čistej nule

Aká je úloha EMPA v tomto všetkom vzhľadom na jeho povahu laboratória pre materiálové technológie?

„V súvislosti s trvalo udržateľnou energetikou dôjde k paradoxu, na ktorý musíme upozorniť: v budúcnosti s rozšírením fotovoltaiky a iných podobných riešení budeme mať v lete prebytok energie, ale v zime príliš málo. Aby sme kompenzovali túto situáciu, snažíme sa energiu ‚zhmotniť‘, teda premeniť ju na skladovateľné chemické nosiče energie, ako je vodík alebo metán, pomocou CO2 z atmosféry!“.

Čo nás privádza k extrakcii atmosféry...

"Presne tak. Našou víziou je transformovať sa zo spoločnosti emitujúcej CO2 na spoločnosť viažucu oxid uhličitý prostredníctvom vývoja vhodných materiálov a technológií. A to je nevyhnutnosť, ešte raz to podčiarkujem, pretože aj po energetickom prechode budeme musieť atmosféru „vyčistiť“ od znečistenia CO2, ktoré sme spôsobili za posledných dvesto rokov, aby sme sa vyhli ďalšiemu nárastu zemského množstva. teplota“.

V blockchaine zachytávanie a opätovné použitie oxidu uhličitého
Aké budú náklady na CO2 neutrálne Švajčiarsko?

Aký je váš približný program?

„Momentálne pracujeme na rôznych „pilieroch“, na základoch našej koncepcie: extrakcia CO2, jeho chemická premena a napokon technológie na výrobu materiálov s vysokou pridanou hodnotou z neho, s ktorými bude uhlík spojený. dlhodobo. V EMPA už prebiehajú prvé projekty technológií s negatívnymi emisiami, ako sú izolačné materiály na báze biouhlia (uhlíkatý materiál získaný tepelnou degradáciou, zároveň heterogénny a bohatý na aromatické a minerálne systémy, ed.) a druhy cementu, ktoré CO2 počas procesu konsolidácie skôr absorbujú, než aby ho uvoľňovali. Očakáva sa, že ďalšie iniciatívy začnú budúci rok. Ja sám by som napríklad rád rozbehol tému dreva, ktorá vychádza z mojej minulosti ako výskumníka. Prebiehajú prvé diskusie medzi rôznymi zainteresovanými stranami a to je určite veľmi vzrušujúce."

Na aké konkrétne otázky mienite odpovedať?

„EMPA sa zameriava na vývoj inovatívnych materiálov na báze uhlíka a súvisiacich technológií, a to všetko prostredníctvom systémových prístupov. Na začiatok sú to napríklad nové stavebné materiály s negatívnou stopou CO2, inovatívne výrobné technológie na ich výrobu v priemyselnom meradle (ale aj iné suroviny, napríklad pre chemický priemysel), účinná metanizácia a katalyzátory pre premena oxidu uhličitého a vodíka na metán, ako aj nové koncepcie „nasávania“ CO2 z atmosféry energeticky najefektívnejším možným spôsobom. Musíme a budeme stále viac zvažovať všetky materiály a procesy počas celého ich životného cyklu, ktorý musí byť skôr kruhový ako lineárny, ak je to možné...“.

Nové palivá z umelej fotosyntézy na mydlových bublinách
Teplo uložené pod zemou na zníženie CO2 z budov

Je potrebné financovať aj nové výskumné iniciatívy. Odkiaľ pochádzajú financie?

„Našu iniciatívu budeme financovať 'Štartovacím grantom, ktorý sme dostali od Rady federálnych technologických inštitútov, a prostriedkami z našich rezerv, v celkovej výške približne päť miliónov frankov. Samozrejme, chceme tiež získať dodatočné zdroje od tretích strán, od verejných orgánov aj od našich priemyselných partnerov.“

V súčasnosti sa v tejto oblasti robí veľa, napríklad prostredníctvom Koalície pre zelenú energiu a skladovanie (CGES) a spoločných iniciatív domény ETH. Nerobia všetci to isté?

„Všetky tieto iniciatívy sú dôležité! CGES, hlavná aktivita dvoch federálnych technologických inštitútov v Zürichu a Lausanne spolu s Paul Scherrer Institute a EMPA, sa zaoberá skladovaním trvalo udržateľnej energie alebo premenou napríklad slnečnej energie na chemické nosiče energie, ako je vodík, metán alebo metanol. , takzvaný proces Power-to-X. V centre pozornosti sú systémy MegaWatt, t. j. rozsiahle nasadenie alebo upscaling existujúcich technológií s priemyselnými partnermi, ako sú technológie vyvinuté v rámci prístupu spojeného s naším demonštrátorom mobility alebo v platforme. ESI (Energy System Integration, ed.) samotného PSI. Aj keď sa s projektom 'Mining the Atmosphere' do istej miery prekrýva, už teraz uvažujeme nad rámec energetického prechodu a zameriavame sa na úplne nový systém obehového hospodárstva, ktorý je založený na uhlíkovo-negatívnych materiáloch.

Digitálny prechod a klimatická neutralita, aby ste sa dostali z tunela
V suchu už dážďovky uhlík neukladajú

Prečo je dôležité, aby Švajčiarsko zohrávalo v tejto oblasti priekopnícku úlohu?

„Švajčiarsko je naďalej medzinárodným lídrom v oblasti inovácií, najmä vďaka dobrým rámcovým podmienkam. Máme preto ideálnu pozíciu na to, aby sme vyvíjali technológie a koncepty v rámci prebiehajúcich iniciatív, potom ich aplikovali a uvádzali na trh. A to ešte viac zvýši medzinárodnú konkurencieschopnosť švajčiarskeho priemyslu...“.

Martin Eichler: „16,3 miliardy na zachytávanie a ukladanie uhlíka“
Inovatívna kvantová technológia úplne založená na uhlíku