Таня Циммерманн: «Мы пытаемся «материализовать» энергию»

Простая идея, но чрезвычайно сложная с технической точки зрения, лежит в основе новой исследовательской инициативы EMPA под названием «Добыча атмосферы».

Вместо того, чтобы извлекать углерод из нефти для производства пластиковых полимеров, лекарств, волокон, топлива и подобных продуктов, можно подумать об использовании CO2, который уже давно присутствует в атмосфере.

Одним из решений может стать создание своего рода «атмосферного пылесоса», с помощью которого можно будет удалять избыток углекислого газа из газовой пленки, окружающей планету Земля.

Чтобы ограничить изменение климата, мы должны компенсировать не только будущие загрязняющие выбросы, но и исторические, возможно, за счет переработки излишков CO2.

Идеальным человеком для изучения этой темы является Таня Циммерманн, директор Федеральных лабораторий материаловедения и технологий с офисами, расположенными в Туне, Санкт-Галлене и Дюбендорфе в Швейцарии.

Родившись в Гамбурге пятьдесят пять лет назад, она приступила к своей новой роли генерального директора EMPA 2022 июня XNUMX года: она сменила Джан-Луку Бона, который возглавлял важную швейцарскую исследовательскую организацию почти тринадцать лет.

Таня Циммерманн получила докторскую степень вГанзейский городской университет в 2007 году за специальные исследования, заложившие основу для новых технических применений целлюлозы.

В период с 2001 по 2012 год он создал первое исследовательское направление по целлюлозным нанокомпозитам как в EMPA, так и в Швейцарии. С 2011 по 2017 год она также отвечала за лабораторию прикладных деревянных материалов EMPA.

С осени 2017 года он входит в состав руководства института и отвечает за отдел функциональных материалов, в котором работает около 200 сотрудников в шести исследовательских подразделениях: они занимаются множеством материалов: от материалов на основе древесины и целлюлозы до цемента и асфальта, от высокоэффективной керамики до полимерных волокон и компонентов для энергетики.

В то же время он взял на себя руководство направлением исследований «Устойчивая искусственная среда», в котором центральную роль играют такие темы, как экономика замкнутого цикла, эффективность использования ресурсов и эффективная реализация швейцарской энергетической стратегии.

За последние три года вместе со своими коллегами он также создал область изучения материаловедения на основе компьютеров и больших данных и в сотрудничестве с Имперским колледжем Лондона основал Центр робототехники EMPA Materials and Technology.

Таня Циммерманн, руководитель Швейцарской федеральной лаборатории материаловедения и технологий, объясняет, почему это прежде всего «водная» проблема, что необходимо делать, чтобы справиться с ней и что можно производить из углекислого газа, типичной теплицы. газ.

Углекислый газ — это ресурс, а атмосфера — его… «моё».
Мартин Акерманн: «Климатическая адаптация? Защити себя"

Найти решение климатического кризиса и использовать атмосферу как своего рода «шахту» для добычи CO2 и производства из него ценных товаров и материалов: это немалый подвиг. Вы не боитесь не оправдать ожиданий?

«Действительно, это актуальные проблемы. Даже если нам удастся достичь «чистого нуля» и освоить энергетический переход, в атмосфере по-прежнему остается слишком много CO2 со связанными с этим негативными последствиями, такими как таяние ледников и усиление экстремальных погодных явлений. Поэтому чрезвычайно важно действовать сейчас и внести свой вклад. Я чувствую большую мотивацию, особенно среди наших молодых исследователей, работать над этими важными темами. Так что уважение к задаче, которую мы перед собой поставили, абсолютно да; страх неспособности предложить решения – нет».

И смогут ли Федеральная лаборатория материаловедения и технологий и EAWAG в одиночку справиться с этой геркулесовой задачей?

"Абсолютно да. Я могу только согласиться с моими партнерами и коллегами из EAWAG. Приятно иметь возможность сотрудничать с Федеральным институтом водных наук и технологий таким простым и эффективным способом. Проблема настолько сложна, что решать ее мы можем только сообща, то есть со всеми учреждениями Федеральной политехнической отрасли, но и за ее пределами, в том числе на международном уровне. В конце концов, проблема не ограничивается границами. Нам также необходимо как можно раньше привлечь лиц, принимающих решения, из промышленности, государственного управления и политики, чтобы выработать решения, имеющие реальный эффект. Как я сказал вначале, мы не думаем о мелочах».

Улавливание и хранение углерода: как нам следует использовать CO2?
Улавливание и хранение CO2: 5 стратегий на пути к нулю выбросов

Какова роль EMPA во всем этом, поскольку она представляет собой лабораторию технологии материалов?

«Что касается устойчивой энергетики, произойдет парадокс, и мы должны это отметить: в будущем, с распространением фотоэлектрических систем и других подобных решений, у нас будет избыточная энергия летом, но слишком мало зимой. Чтобы компенсировать эту ситуацию, мы пытаемся «материализовать» энергию, то есть преобразовать ее в пригодные для хранения химические носители энергии, такие как водород или метан, используя CO2 из атмосферы!».

Это подводит нас к извлечению атмосферы…

"Точно. Наше видение состоит в том, чтобы превратиться из общества, выбрасывающего CO2, в общество, связывающее углекислый газ, посредством разработки соответствующих материалов и технологий. И это необходимость, я подчеркиваю это еще раз, потому что даже после энергетического перехода нам все равно придется «очищать» атмосферу от загрязнения CO2, которое мы вызвали за последние двести лет, чтобы избежать дальнейшего повышения уровня земной атмосферы. температура».

Улавливание и повторное использование углекислого газа в блокчейне
Сколько будет стоить Швейцария с нулевым выбросом CO2?

Какова ваша примерная повестка дня?

«Сейчас мы работаем над различными «столпами», над основами нашей концепции: добычей CO2, его химической конверсией и, наконец, технологиями производства из него материалов с высокой добавленной стоимостью, с которыми будет связан углерод. на долгосрочную перспективу. Первые проекты по технологиям отрицательных выбросов, таким как изоляционные материалы на основе биоугля, уже реализуются в EMPA. (углеродистый материал, полученный термическим разложением, одновременно гетерогенный и богатый ароматическими и минеральными системами, ред.) и типы цемента, которые поглощают CO2 в процессе консолидации, а не выделяют его. Ожидается, что в следующем году начнутся дальнейшие инициативы. Например, я сам хотел бы запустить тему дерева, основанную на моем опыте исследователя. Первые дискуссии между различными заинтересованными сторонами уже идут, и это, безусловно, очень интересно».

На какие конкретные вопросы вы намерены ответить?

«Фокус EMPA сосредоточен на разработке инновационных углеродных материалов и связанных с ними технологий, используя системные подходы. Начнем с того, что, например, существуют новые строительные материалы с отрицательным выбросом CO2, инновационные производственные технологии для производства последних в промышленных масштабах (а также другое сырье, например, для химической промышленности), эффективное метанирование и катализаторы для преобразование углекислого газа и водорода в метан, а также новые концепции «высасывания» CO2 из атмосферы наиболее энергоэффективным способом. Мы должны и будем все больше рассматривать все материалы и процессы на протяжении всего их жизненного цикла, который должен быть круговым, а не линейным, где это возможно...».

Новое топливо из искусственного фотосинтеза на мыльных пузырях
Сохранение тепла под землей для снижения выбросов CO2 от зданий

Новые исследовательские инициативы также нуждаются в финансировании. Откуда берутся средства?

«Мы будем финансировать нашу инициативу за счет «Стартап-гранта», который мы получили от Совета Федеральных технологических институтов, а также за счет средств из наших резервов, в общей сложности около пяти миллионов франков. Конечно, мы также хотим привлечь дополнительные ресурсы от третьих сторон, как от государственных органов, так и от наших промышленных партнеров».

В настоящее время многое делается в этой области, например, через Коалицию по зеленой энергетике и хранению (CGES) и совместные инициативы ETH Domain. Разве они все не делают одно и то же?

«Все эти инициативы важны! CGES, основной вид деятельности двух Федеральных технологических институтов в Цюрихе и Лозанне совместно с Институтом Пауля Шеррера и EMPA, занимается хранением устойчивой энергии или преобразованием, например, солнечной энергии в химические энергоносители, такие как водород, метан или метанол. , так называемый процесс Power-to-X. Основное внимание здесь уделяется системам MegaWatt, то есть крупномасштабному развертыванию или масштабированию существующих технологий с промышленными партнерами, например, тех, которые разработаны в рамках подхода, связанного с нашим демонстратором мобильности или на платформе. ESI (Интеграция энергетических систем, ред.) самого PSI. Хотя есть некоторое совпадение с проектом «Добыча атмосферы», мы уже думаем о энергетическом переходе и стремимся к совершенно новой системе экономики замкнутого цикла, основанной на материалах с отрицательным выбросом углерода».

Цифровой переход и климатическая нейтральность, чтобы выбраться из туннеля
В засуху дождевые черви больше не накапливают углерод

Почему Швейцарии важно играть новаторскую роль в этой области?

«Швейцария продолжает оставаться международным лидером в области инноваций, главным образом благодаря хорошим рамочным условиям. Таким образом, мы находимся в идеальном положении для разработки технологий и концепций в рамках текущих инициатив, а затем их применения и вывода на рынок. А это еще больше повысит международную конкурентоспособность швейцарской промышленности...».

Мартин Эйхлер: «16,3 миллиарда на улавливание и хранение углерода»
Инновационная квантовая технология, полностью основанная на углероде