Tanja Zimmermann: «Προσπαθούμε να «υλοποιήσουμε» την ενέργεια»

Μια απλή ιδέα, αλλά εξαιρετικά απαιτητική από τεχνικής απόψεως, είναι η βάση της νέας ερευνητικής πρωτοβουλίας του EMPA με την ονομασία «Ming the Atmosphere».

Αντί να εξάγει άνθρακα από το πετρέλαιο για πλαστικά πολυμερή, φάρμακα, ίνες, καύσιμα και παρόμοια προϊόντα, μπορεί στην πραγματικότητα να σκεφτεί κανείς να χρησιμοποιήσει το CO2 που υπήρχε εδώ και καιρό στην ατμόσφαιρα.

Μια λύση θα μπορούσε να είναι αυτή ενός είδους «ατμοσφαιρικής ηλεκτρικής σκούπας», μέσω της οποίας θα αφαιρείται η περίσσεια διοξειδίου του άνθρακα από το φιλμ αερίου που περιβάλλει τον πλανήτη Γη.

Για να περιορίσουμε την κλιματική αλλαγή, πρέπει να αντισταθμίσουμε όχι μόνο τις μελλοντικές ρυπογόνες εκπομπές, αλλά και τις ιστορικές εκπομπές, ενδεχομένως με την ανακύκλωση της περίσσειας CO2.

Το ιδανικό άτομο για να εξερευνήσετε αυτό το θέμα είναι η Tanja Zimmermann, Διευθύντρια των Ομοσπονδιακών Εργαστηρίων Επιστήμης και Τεχνολογίας Υλικών, με γραφεία που βρίσκονται στο Thun, στο St. Gallen και στο Dübendorf στην Ελβετία.

Γεννημένη στο Αμβούργο πριν από πενήντα πέντε χρόνια, ανέλαβε το νέο της ρόλο ως Διευθύνουσα Σύμβουλος της EMPA την 2022η Ιουνίου XNUMX: ανέλαβε τον Gian-Luca Bona, ο οποίος ήταν στο τιμόνι του σημαντικού ελβετικού ερευνητικού φορέα για σχεδόν δεκατρία χρόνια.

Η Tanja Zimmermann έλαβε το διδακτορικό της απόΠανεπιστήμιο της Χανσεατικής Πόλης το 2007 για τις συγκεκριμένες σπουδές του, που έδωσαν τη βάση για νέες τεχνικές εφαρμογές της κυτταρίνης.

Μεταξύ 2001 και 2012 δημιούργησε την πρώτη ερευνητική περιοχή για τα νανοσύνθετα κυτταρίνης τόσο στο EMPA όσο και στην Ελβετία. Από το 2011 έως το 2017 ήταν επίσης υπεύθυνη για το εργαστήριο EMPA για εφαρμοσμένα ξύλινα υλικά.

Από το φθινόπωρο του 2017 είναι μέλος της διεύθυνσης του ινστιτούτου και υπεύθυνος για το Τμήμα Λειτουργικών Υλικών, το οποίο απασχολεί περίπου 200 υπαλλήλους σε έξι ερευνητικές μονάδες: ασχολούνται με πληθώρα υλικών, από αυτά που βασίζονται στο ξύλο και την κυτταρίνη μέχρι το τσιμέντο και την άσφαλτο. από κεραμικά υψηλής απόδοσης έως πολυμερικές ίνες, έως εξαρτήματα για ενεργειακές εφαρμογές.

Ταυτόχρονα, ανέλαβε τη συνδιεύθυνση του Research Focus Area Sustainable Built Environment, στο οποίο θέματα όπως η κυκλική οικονομία, η αποδοτικότητα των πόρων και η αποτελεσματική εφαρμογή της ελβετικής ενεργειακής στρατηγικής παίζουν κεντρικό ρόλο.

Τα τελευταία τρία χρόνια, μαζί με τους συναδέλφους του, δημιούργησε επίσης μια περιοχή μελέτης για την επιστήμη των υλικών βασισμένη σε υπολογιστές και μεγάλα δεδομένα και, σε συνεργασία με το Imperial College του Λονδίνου, ίδρυσε το Κέντρο Ρομποτικής για Υλικά και Τεχνολογία EMPA.

Η Tanja Zimmermann, επικεφαλής των Ελβετικών Ομοσπονδιακών Εργαστηρίων για την Επιστήμη και την Τεχνολογία Υλικών, εξηγεί γιατί είναι πάνω απ' όλα ένα πρόβλημα «νερού», τι είναι απαραίτητο να κάνουμε για να το αντιμετωπίσουμε και τι μπορεί να παραχθεί από το διοξείδιο του άνθρακα, ένα τυπικό θερμοκήπιο αέριο.

Το διοξείδιο του άνθρακα είναι ένας πόρος και η ατμόσφαιρα είναι… «δικό μου»
Martin Ackermann: «Κλιματική προσαρμογή; Προστάτευσε τον εαυτό σου"

Η εύρεση λύσεων για την κλιματική κρίση και η χρήση της ατμόσφαιρας ως ένα είδος «δικής μου» για την εξαγωγή CO2 και την παραγωγή πολύτιμων αγαθών και υλικών από αυτό: αυτό δεν είναι κακό. Δεν φοβάσαι ότι δεν μπορείς να ανταποκριθείς στις προσδοκίες;

«Πράγματι, αυτά είναι επείγοντα προβλήματα. Ακόμα κι αν καταφέρουμε να φτάσουμε στο «καθαρό μηδέν» και να κατακτήσουμε την ενεργειακή μετάβαση, εξακολουθεί να υπάρχει πάρα πολύ CO2 στην ατμόσφαιρα, με τις σχετικές αρνητικές συνέπειες, όπως το λιώσιμο των παγετώνων και την αύξηση των ακραίων καιρικών φαινομένων. Ως εκ τούτου, είναι εξαιρετικά σημαντικό να δράσουμε τώρα και να κάνουμε το μέρος μας. Αισθάνομαι μεγάλο κίνητρο, ειδικά μεταξύ των νεότερων ερευνητών μας, να εργαστούν πάνω σε αυτά τα σημαντικά θέματα. Οπότε σεβασμός για το καθήκον που έχουμε δώσει στον εαυτό μας, απολύτως ναι. φόβος ότι δεν μπορώ να προσφέρω λύσεις, όχι».

Και μπορούν το Ομοσπονδιακό Εργαστήριο Επιστήμης και Τεχνολογίας Υλικών και το EAWAG να χειριστούν μόνοι τους αυτό το έργο της Ηράκλειας;

"Απολύτως ναι. Μπορώ να συμφωνήσω μόνο με τους συνεργάτες και τους συναδέλφους μου στην EAWAG. Είναι υπέροχο να μπορείς να συνεργάζεσαι με το Ομοσπονδιακό Ινστιτούτο Υδατικής Επιστήμης και Τεχνολογίας με τόσο απλό και αποτελεσματικό τρόπο. Το πρόβλημα είναι τόσο σύνθετο που μπορούμε να το λύσουμε μόνο από κοινού, δηλαδή με όλους τους φορείς του Ομοσπονδιακού Τομέα Πολυτεχνείων, αλλά και εκτός αυτού, ακόμη και σε διεθνές επίπεδο. Εξάλλου, το πρόβλημα δεν σταματά στα σύνορα. Χρειάζεται επίσης να εμπλέξουμε εγκαίρως υπεύθυνους λήψης αποφάσεων από τη βιομηχανία, τη δημόσια διοίκηση και την πολιτική, προκειμένου να δημιουργήσουμε λύσεις με πραγματικό αντίκτυπο. Όπως είπα στην αρχή, δεν σκεφτόμαστε μικρά».

Δέσμευση και αποθήκευση άνθρακα: πώς πρέπει να χρησιμοποιούμε CO2;
Σύλληψη και αποθήκευση CO2: 5 στρατηγικές στο δρόμο προς το καθαρό μηδέν

Λόγω της φύσης του ως εργαστηρίου τεχνολογίας υλικών, ποιος είναι ο ρόλος του EMPA σε όλα αυτά;

«Σχετικά με τη βιώσιμη ενέργεια, θα συμβεί ένα παράδοξο και πρέπει να το επισημάνουμε: στο μέλλον, με την επέκταση των φωτοβολταϊκών και άλλων παρόμοιων λύσεων, θα έχουμε περίσσεια ενέργειας το καλοκαίρι, αλλά πολύ λίγη το χειμώνα. Για να αντισταθμίσουμε αυτή την κατάσταση, προσπαθούμε να «υλοποιήσουμε» την ενέργεια, δηλαδή να τη μετατρέψουμε σε αποθηκευόμενους χημικούς φορείς ενέργειας, όπως υδρογόνο ή μεθάνιο, χρησιμοποιώντας CO2 από την ατμόσφαιρα!».

Που μας φέρνει στην εξόρυξη της ατμόσφαιρας…

"Ακριβώς. Το όραμά μας είναι να μεταμορφωθούμε από μια κοινωνία που εκπέμπει CO2 σε μια κοινωνία που δεσμεύει το διοξείδιο του άνθρακα μέσω της ανάπτυξης κατάλληλων υλικών και τεχνολογιών. Και αυτό είναι αναγκαιότητα, το υπογραμμίζω για άλλη μια φορά, γιατί ακόμη και μετά την ενεργειακή μετάβαση θα πρέπει ακόμα να «καθαρίσουμε» την ατμόσφαιρα από τη ρύπανση του CO2 που προκαλέσαμε τα τελευταία διακόσια χρόνια για να αποφευχθεί η περαιτέρω άνοδος της γης. θερμοκρασία".

Στο Blockchain δέσμευση και επαναχρησιμοποίηση διοξειδίου του άνθρακα
Ποιο θα είναι το κόστος μιας Ελβετίας ουδέτερης σε CO2;

Ποια είναι κατά προσέγγιση η ατζέντα σας;

«Αυτή τη στιγμή εργαζόμαστε στους διάφορους «πυλώνες», στα θεμέλια της ιδέας μας: την εξαγωγή του CO2, τη χημική του μετατροπή και, τέλος, τις τεχνολογίες για την παραγωγή υλικών υψηλής προστιθέμενης αξίας από αυτό, με τα οποία θα συνδεθεί ο άνθρακας μακροπρόθεσμα. Τα πρώτα έργα για τεχνολογίες αρνητικών εκπομπών, όπως μονωτικά υλικά με βάση βιοαπάνθρακες, βρίσκονται ήδη σε εξέλιξη στο EMPA (ένα ανθρακούχο υλικό που λαμβάνεται με θερμική αποικοδόμηση, ταυτόχρονα ετερογενές και πλούσιο σε αρωματικά και ορυκτά συστήματα, εκδ.) και είδη τσιμέντου που απορροφούν CO2 κατά τη διαδικασία στερεοποίησης αντί να το απελευθερώνουν. Περαιτέρω πρωτοβουλίες αναμένεται να ξεκινήσουν το επόμενο έτος. Για παράδειγμα, εγώ ο ίδιος θα ήθελα να ξεκινήσω το θέμα του ξύλου, το οποίο βασίζεται στο ιστορικό μου ως ερευνητής. Οι πρώτες συζητήσεις μεταξύ των διαφόρων ενδιαφερομένων είναι σε εξέλιξη και αυτό είναι σίγουρα πολύ συναρπαστικό».

Ποιες συγκεκριμένες ερωτήσεις σκοπεύετε να απαντήσετε;

«Η εστίαση του EMPA είναι στην ανάπτυξη καινοτόμων υλικών με βάση τον άνθρακα και συναφών τεχνολογιών, μέσω συστημικών προσεγγίσεων. Αρχικά, για παράδειγμα, υπάρχουν νέα δομικά υλικά με αρνητικό αποτύπωμα CO2, καινοτόμες τεχνολογίες παραγωγής για την παραγωγή των τελευταίων σε βιομηχανική κλίμακα (αλλά και άλλες πρώτες ύλες, για παράδειγμα για τη χημική βιομηχανία), αποτελεσματική μεθανίωση και καταλύτες για την μετατροπή διοξειδίου του άνθρακα και υδρογόνου σε μεθάνιο, καθώς και νέες ιδέες για «αναρρόφηση» CO2 από την ατμόσφαιρα με τον πιο ενεργειακά αποδοτικό δυνατό τρόπο. Πρέπει και θα εξετάζουμε όλο και περισσότερο όλα τα υλικά και τις διαδικασίες σε ολόκληρο τον κύκλο ζωής τους, που πρέπει να είναι κυκλικοί και όχι γραμμικοί, όπου είναι δυνατόν...».

Νέα καύσιμα από τεχνητή φωτοσύνθεση σε σαπουνόφουσκες
Η θερμότητα που αποθηκεύεται υπόγεια για τη μείωση του CO2 από τα κτίρια

Πρέπει επίσης να χρηματοδοτηθούν νέες ερευνητικές πρωτοβουλίες. Από πού προέρχονται τα κεφάλαια;

«Θα χρηματοδοτήσουμε την πρωτοβουλία μας με το «Startup Grant που λάβαμε από το Συμβούλιο των Ομοσπονδιακών Ινστιτούτων Τεχνολογίας και με κεφάλαια από τα αποθεματικά μας, συνολικά περίπου πέντε εκατομμύρια φράγκα. Φυσικά, θέλουμε να συγκεντρώσουμε επιπλέον πόρους από τρίτους, τόσο από δημόσιους φορείς όσο και από τους βιομηχανικούς μας εταίρους».

Επί του παρόντος γίνονται πολλά σε αυτόν τον τομέα, για παράδειγμα μέσω του Συνασπισμού για την Πράσινη Ενέργεια και Αποθήκευση (CGES) και τις κοινές πρωτοβουλίες του τομέα ETH. Δεν κάνουν όλοι το ίδιο πράγμα;

«Όλες αυτές οι πρωτοβουλίες είναι σημαντικές! Το CGES, μια σημαντική δραστηριότητα των δύο Ομοσπονδιακών Ινστιτούτων Τεχνολογίας στη Ζυρίχη και τη Λωζάνη μαζί με το Ινστιτούτο Paul Scherrer και το EMPA, ασχολείται με την αποθήκευση βιώσιμης ενέργειας ή τη μετατροπή, για παράδειγμα, της ηλιακής ενέργειας σε χημικούς φορείς ενέργειας όπως το υδρογόνο, το μεθάνιο ή η μεθανόλη. , τη λεγόμενη διαδικασία Power-to-X. Το επίκεντρο εδώ είναι τα συστήματα MegaWatt, δηλαδή η ανάπτυξη μεγάλης κλίμακας ή η αναβάθμιση των υπαρχουσών τεχνολογιών με βιομηχανικούς εταίρους, όπως αυτές που αναπτύχθηκαν στην προσέγγιση που συνδέεται με τον επίδειξη κινητικότητας ή στην πλατφόρμα ESI (Energy System Integration, εκδ.) του ίδιου του PSI. Αν και υπάρχει κάποια επικάλυψη με το έργο «Εξόρυξη της Ατμόσφαιρας», σκεφτόμαστε ήδη πέρα ​​από την ενεργειακή μετάβαση και στοχεύουμε σε ένα εντελώς νέο σύστημα κυκλικής οικονομίας, βασισμένο σε υλικά αρνητικά στον άνθρακα».

Ψηφιακή μετάβαση και κλιματική ουδετερότητα για να βγούμε από το τούνελ
Στην ξηρασία, οι γαιοσκώληκες δεν αποθηκεύουν πλέον άνθρακα

Γιατί είναι σημαντικό για την Ελβετία να διαδραματίσει πρωτοποριακό ρόλο σε αυτόν τον τομέα;

«Η Ελβετία συνεχίζει να είναι διεθνής ηγέτης στην καινοτομία, κυρίως λόγω των καλών συνθηκών πλαισίου. Ως εκ τούτου, είμαστε σε ιδανική θέση για να αναπτύξουμε τεχνολογίες και έννοιες στο πλαίσιο συνεχών πρωτοβουλιών, στη συνέχεια να τις εφαρμόσουμε και να τις φέρουμε στην αγορά. Και αυτό θα αυξήσει περαιτέρω τη διεθνή ανταγωνιστικότητα της ελβετικής βιομηχανίας...».

Martin Eichler: «16,3 δισεκατομμύρια για τη δέσμευση και αποθήκευση άνθρακα»
Μια καινοτόμος κβαντική τεχνολογία που βασίζεται εξ ολοκλήρου στον άνθρακα