Таня Циммерман: «Ми намагаємося «матеріалізувати» енергію»

Директор Федеральних лабораторій матеріалознавства та технологій на квитку з EAWAG у проекті «Видобуток атмосфери»

Таня Циммерманн: інтерв’ю з директором EMPA щодо швейцарського проекту «Mining the Atmosphere» у співпраці з EAWAG
Таня Циммерманн, директор Федеральних лабораторій матеріалознавства та технологій у Швейцарії (фото EMPA та EAWAG)

Проста ідея, але надзвичайно складна в технічному плані, лежить в основі нової дослідницької ініціативи EMPA під назвою «Видобуток атмосфери».

Замість того, щоб видобувати вуглець з нафти для пластикових полімерів, ліків, волокон, палива та подібних продуктів, можна подумати про використання CO2, який вже давно присутній в атмосфері.

Одним із рішень може стати своєрідний «атмосферний пилосос», за допомогою якого можна видалити надлишок вуглекислого газу з газової плівки, що огортає планету Земля.

Щоб обмежити зміну клімату, ми повинні компенсувати не лише майбутні забруднюючі викиди, а й історичні, можливо, шляхом переробки надлишку CO2.

Ідеальною людиною, з якою можна дослідити цю тему, є Таня Циммерманн, директор Федеральних лабораторій матеріалознавства та технології, офіси яких розташовані в Туні, Санкт-Галлені та Дюбендорфі в Швейцарії.

Народившись у Гамбурзі п’ятдесят п’ять років тому, вона обійняла нову посаду генерального директора EMPA 2022 червня XNUMX року: вона змінила Джан-Луку Бону, який очолював важливий швейцарський дослідницький орган майже тринадцять років.

Таня Циммерманн отримала ступінь доктора філософіїГанзейський міський університет у 2007 році за його спеціальні дослідження, які забезпечили основу для нових технічних застосувань целюлози.

Між 2001 і 2012 роками він створив перший напрямок досліджень целюлозних нанокомпозитів як в EMPA, так і в Швейцарії. З 2011 по 2017 рік вона також відповідала за лабораторію прикладних деревних матеріалів EMPA.

З осені 2017 року він є членом керівництва інституту та відповідає за відділ функціональних матеріалів, який налічує близько 200 співробітників у шести дослідницьких підрозділах: вони мають справу з багатьма матеріалами, починаючи з матеріалів на основі деревини та целюлози, закінчуючи цементом і асфальтом, від високоефективної кераміки до полімерних волокон, аж до компонентів для енергетичних застосувань.

У той же час він перебрав на себе співкерівництво дослідницьким напрямком сталого архітектурного середовища, в якому такі теми, як циркулярна економіка, ефективне використання ресурсів та ефективне впровадження енергетичної стратегії Швейцарії, відіграють центральну роль.

Протягом останніх трьох років разом зі своїми колегами він також створив сферу дослідження матеріалознавства на основі комп’ютерів і великих даних і у співпраці з Імперським коледжем Лондона заснував Центр робототехніки для матеріалів і технологій EMPA.

Таня Циммерманн, голова Швейцарської федеральної лабораторії матеріалознавства та технології, пояснює, чому це, перш за все, проблема «води», що необхідно зробити, щоб її вирішити, і що можна виробити з вуглекислого газу, типової теплиці. газ.

Вуглекислий газ – це ресурс, а атмосфера – його… «рудник»
Мартін Акерман: «Адаптація до клімату? Захистіть себе»

Таня Циммерманн: інтерв’ю з директором EMPA щодо швейцарського проекту «Mining the Atmosphere» у співпраці з EAWAG
CO2, витягнутий з атмосфери, може бути використаний для виробництва пластикових полімерів, синтетичного палива та будівельних матеріалів: це сировина майбутнього (Фото: Envato)

Пошук рішень для кліматичної кризи та використання атмосфери як свого роду «рудника» для видобутку CO2 і виробництва дорогоцінних товарів і матеріалів з нього: це не підло. Ви не боїтеся не виправдати очікувань?

«Дійсно, це нагальні проблеми. Навіть якщо нам вдасться досягти «чистого нуля» та впоратися з переходом енергії, в атмосфері все одно забагато CO2 із пов’язаними з цим негативними наслідками, такими як танення льодовиків і збільшення екстремальних погодних явищ. Тому надзвичайно важливо діяти зараз і виконувати свою роль. Я відчуваю велику мотивацію, особливо серед наших молодих дослідників, працювати над цими важливими темами. Отже, повага до завдання, яке ми собі поставили, абсолютно так; боязнь неможливості запропонувати рішення, ні».

І чи можуть Федеральна лабораторія матеріалознавства та технології та EAWAG самостійно впоратися з цим геркулесовим завданням?

«Абсолютно так. Я можу лише погодитися з моїми партнерами та колегами з EAWAG. Дуже приємно мати можливість співпрацювати з Федеральним інститутом водних наук і технологій у такий простий і ефективний спосіб. Проблема настільки складна, що вирішити її ми можемо тільки разом, тобто з усіма установами Федеральної політехніки, а також поза ним, у тому числі на міжнародному рівні. Зрештою, проблема не зупиняється на кордонах. Нам також потрібно на ранній стадії залучати осіб, які приймають рішення, з промисловості, державного управління та політики, щоб генерувати рішення з реальним впливом. Як я вже сказав на початку, ми не думаємо мало».

Уловлювання та зберігання вуглецю: як ми повинні використовувати CO2?
Уловлювання та зберігання CO2: 5 стратегій на шляху до чистого нуля

Таня Циммерманн: інтерв’ю з директором EMPA щодо швейцарського проекту «Mining the Atmosphere» у співпраці з EAWAG
Проект EMPA «Видобуток атмосфери», в якому співпрацює EAWAG, виходить далеко за рамки уловлювання та зберігання вуглецю: мова йде про створення нової глобальної економіки (Ілюстрація: EMPA та EAWAG)

Через те, що EMPA є лабораторією з технології матеріалів, яка роль EMPA у всьому цьому?

«Що стосується сталої енергетики, виникне парадокс, і ми повинні це зазначити: у майбутньому, із розширенням використання фотоелектричних та інших подібних рішень, у нас буде надлишок енергії влітку, але надто мало взимку. Щоб компенсувати цю ситуацію, ми намагаємося «матеріалізувати» енергію, тобто перетворити її на придатні для зберігання хімічні носії енергії, такі як водень або метан, використовуючи CO2 з атмосфери!».

Що підводить нас до видобутку атмосфери...

«Точно так. Наше бачення полягає в тому, щоб перетворити себе з суспільства, яке викидає CO2, на суспільство, яке зв’язує вуглекислий газ, шляхом розробки відповідних матеріалів і технологій. І це необхідність, я ще раз підкреслюю це, тому що навіть після енергетичного переходу нам все одно доведеться «очищати» атмосферу від забруднення СО2, яке ми спричинили за останні двісті років, щоб уникнути подальшого зростання земної атмосфери. температура».

У Blockchain уловлювання та повторне використання вуглекислого газу
Якою буде вартість Швейцарії з нейтральним викидом CO2?

Таня Циммерманн: інтерв’ю з директором EMPA щодо швейцарського проекту «Mining the Atmosphere» у співпраці з EAWAG
Пом’якшувальної дії лісів і океанів уже недостатньо, щоб утримувати надлишок CO2, його необхідно уловлювати (Фото: Envato)

Який ваш приблизний порядок денний?

«Наразі ми працюємо над різними «стовпами», основами нашої концепції: вилученням CO2, його хімічним перетворенням і, нарешті, технологіями виробництва з нього матеріалів із високою доданою вартістю, з якими буде пов’язано вуглець. на тривалий термін. Перші проекти технологій негативних викидів, таких як ізоляційні матеріали на основі біовугілля, вже реалізуються в EMPA (вуглецевий матеріал, отриманий шляхом термічної деградації, водночас неоднорідний і багатий на ароматичні та мінеральні системи, ред.) і типи цементу, які поглинають CO2 під час процесу консолідації, а не виділяють його. Очікується, що подальші ініціативи розпочнуться наступного року. Наприклад, я сам хотів би започаткувати тему деревини, яка базується на моєму досвіді дослідника. Зараз тривають перші переговори між різними зацікавленими сторонами, і це, безумовно, дуже цікаво».

На які конкретно питання ви збираєтеся відповісти?

«Компанія EMPA зосереджена на розробці інноваційних матеріалів на основі вуглецю та пов’язаних з ними технологій за допомогою системних підходів. Почнемо з того, що, наприклад, є нові конструкційні матеріали з від’ємним викидом CO2, інноваційні технології виробництва останніх у промислових масштабах (але також інша сировина, наприклад, для хімічної промисловості), ефективне метанування та каталізатори для перетворення вуглекислого газу та водню на метан, а також нові концепції «висмоктування» CO2 з атмосфери найбільш енергоефективним способом. Ми повинні і будемо все більше враховувати всі матеріали та процеси в їхньому життєвому циклі, який має бути круговим, а не лінійним, де це можливо...».

Нові види палива від штучного фотосинтезу на мильних бульбашках
Тепло, що зберігається під землею, зменшує викид CO2 у будівлях

Нові дослідницькі ініціативи також потребують фінансування. Звідки кошти?

«Ми фінансуватимемо нашу ініціативу за допомогою гранту на стартап, який ми отримали від Ради федеральних технологічних інститутів, і за рахунок коштів із наших резервів, загалом близько п’яти мільйонів франків. Звичайно, ми також хочемо залучити додаткові ресурси від третіх сторін, як від державних органів, так і від наших промислових партнерів».

Зараз багато робиться в цій сфері, наприклад, через Коаліцію за зелену енергію та зберігання (CGES) і спільні ініціативи ETH Domain. Чи не всі вони роблять те саме?

«Всі ці ініціативи важливі! CGES, основна діяльність двох Федеральних технологічних інститутів у Цюріху та Лозанні разом з Інститутом Пауля Шеррера та EMPA, займається зберіганням сталої енергії або перетворенням, наприклад, сонячної енергії в хімічні носії енергії, такі як водень, метан або метанол. , так званий процес Power-to-X. Основна увага тут приділяється системам MegaWatt, тобто широкомасштабному розгортанню або масштабуванню існуючих технологій за участю промислових партнерів, наприклад тих, які розроблені в підході, пов’язаному з нашим демонстратором мобільності або на платформі ESI (Energy System Integration, ред.) самого PSI. Хоча є певне збігання з проектом «Видобуток атмосфери», ми вже думаємо за межі енергетичного переходу та прагнемо до абсолютно нової системи циклічної економіки, заснованої на вуглецевих матеріалах».

Цифровий перехід і кліматична нейтральність, щоб вибратися з тунелю
Під час посухи дощові черв’яки більше не накопичують вуглець

Таня Циммерманн: інтерв’ю з директором EMPA щодо швейцарського проекту «Mining the Atmosphere» у співпраці з EAWAG
Між 2001 і 2012 роками Таня Циммерманн ініціювала першу область досліджень целюлозних нанокомпозитів як в EMPA, так і в Швейцарії, розширену з 2011 по 2017 рік на прикладні дерев’яні матеріали

Чому для Швейцарії важливо відігравати піонерську роль у цій сфері?

«Швейцарія продовжує залишатися міжнародним лідером інновацій, головним чином завдяки хорошим базовим умовам. Тому ми маємо ідеальні можливості для розробки технологій і концепцій у рамках поточних ініціатив, а потім їх застосування та виведення на ринок. А це ще більше підвищить міжнародну конкурентоспроможність швейцарської промисловості...».

Мартін Айхлер: «16,3 мільярда на уловлювання та зберігання вуглецю»
Інноваційна квантова технологія, повністю заснована на вуглеці

EMPA, EAWAG, WSL і PSI: чотири дослідницькі інститути Швейцарії (англійською мовою)

Таня Циммерманн: інтерв’ю з директором EMPA щодо швейцарського проекту «Mining the Atmosphere» у співпраці з EAWAG
Мартін Акерманн, директор Федерального інституту водних наук і технологій, і Таня Циммерманн, директор Федеральних лабораторій матеріалознавства та технології Швейцарії