Таня Цимерман: „Опитваме се да „материализираме“ енергията“

Една проста идея, но изключително взискателна от техническо отношение, е в основата на новата изследователска инициатива на EMPA, наречена „Извличане на атмосферата“.

Вместо да се извлича въглерод от нефт за пластмасови полимери, лекарства, влакна, горива и подобни продукти, всъщност може да се мисли за използване на CO2, който отдавна присъства в атмосферата.

Едно решение може да бъде нещо като "атмосферна прахосмукачка", чрез която да се отстрани излишният въглероден диоксид от газовия филм, който обгръща планетата Земя.

За да ограничим изменението на климата, трябва да компенсираме не само бъдещите замърсяващи емисии, но и историческите такива, вероятно чрез рециклиране на излишния CO2.

Идеалният човек, с когото да изследвате тази тема, е Таня Цимерман, директор на Федералните лаборатории за наука и технология на материалите, с офиси, разположени в Тун, Санкт Гален и Дюбендорф в Швейцария.

Родена в Хамбург преди петдесет и пет години, тя пое новата си роля като главен изпълнителен директор на EMPA на 2022 юни XNUMX г.: тя пое поста от Джан-Лука Бона, който беше начело на важното швейцарско изследователско тяло почти тринадесет години.

Таня Цимерман получи докторска степен отХанзейски градски университет през 2007 г. за неговите специфични изследвания, които дават основата за нови технически приложения на целулозата.

Между 2001 г. и 2012 г. той създава първата изследователска област върху целулозни нанокомпозити както в EMPA, така и в Швейцария. От 2011 г. до 2017 г. отговаря и за лабораторията на EMPA за приложни дървени материали.

От есента на 2017 г. той е член на ръководството на института и отговаря за отдела за функционални материали, който има около 200 служители в шест изследователски звена: те се занимават с множество материали, от тези на основата на дърво и целулоза до цимент и асфалт, от високоефективна керамика до полимерни влакна, до компоненти за енергийни приложения.

В същото време той пое съръководенето на научноизследователската фокусна област „Устойчива застроена среда“, в която теми като кръговата икономика, ефективното използване на ресурсите и ефективното прилагане на швейцарската енергийна стратегия играят централна роля.

През последните три години, заедно с колегите си, той също създаде област за изследване на науката за материалите, базирана на компютри и големи данни, и в сътрудничество с Imperial College London основа Центъра по роботика за EMPA материали и технологии.

Таня Цимерман, ръководител на швейцарските федерални лаборатории за наука и технология на материалите, обяснява защо това е преди всичко "воден" проблем, какво е важно да се направи, за да се справим с него и какво може да се произведе от въглероден диоксид, типична оранжерия газ.

Въглеродният диоксид е ресурс и атмосферата е неговата… „моя“
Мартин Акерман: „Адаптиране към климата? Защити себе си"

Намирането на решения на климатичната криза и използването на атмосферата като нещо като „мина“ за извличане на CO2 и производство на ценни стоки и материали от него: това не е нищожно постижение. Не се ли страхувате, че не можете да отговорите на очакванията?

„Наистина това са спешни проблеми. Дори и да успеем да достигнем „нетна нула“ и да овладеем енергийния преход, все още има твърде много CO2 в атмосферата, със свързаните с него отрицателни последици, като топене на ледници и увеличаване на екстремните климатични явления. Ето защо е изключително важно да действаме сега и да изпълним своята роля. Чувствам голяма мотивация, особено сред по-младите ни изследователи, да работят по тези значими теми. Така че уважение към задачата, която сме си поставили, абсолютно да; страх от невъзможност да предложим решения, не“.

И може ли Федералната лаборатория за материалознание и технологии и EAWAG да се справят сами с тази херкулесова задача?

"Абсолютно да. Мога само да се съглася с моите партньори и колеги от EAWAG. Страхотно е да можем да си сътрудничим с Федералния институт за водни науки и технологии по толкова прост и ефективен начин. Проблемът е толкова сложен, че можем да го решим само заедно, тоест с всички институции на Федералния политехнически сектор, но и извън него, включително на международно ниво. В крайна сметка проблемът не спира до границите. Ние също трябва да включим вземащите решения от индустрията, публичната администрация и политиката на ранен етап, за да генерираме решения с реално въздействие. Както казах в началото, ние не мислим дребно.”

Улавяне и съхранение на въглерод: как трябва да използваме CO2?
Улавяне и съхраняване на CO2: 5 стратегии по пътя към нетната нула

Поради естеството си на лаборатория за технология на материалите, каква е ролята на EMPA във всичко това?

„По отношение на устойчивата енергия ще се получи един парадокс и трябва да го посочим: в бъдеще, с разрастването на фотоволтаиците и други подобни решения, ще имаме излишна енергия през лятото, но твърде малко през зимата. За да компенсираме тази ситуация, ние се опитваме да „материализираме“ енергията, тоест да я преобразуваме в химически енергийни носители, като водород или метан, като използваме CO2 от атмосферата!”.

Което ни води до извличането на атмосферата...

"Точно. Нашата визия е да се трансформираме от общество, излъчващо CO2, в общество, свързващо въглероден диоксид, чрез разработване на подходящи материали и технологии. И това е необходимост, подчертавам го още веднъж, защото дори след енергийния преход все още ще трябва да „почистим“ атмосферата от замърсяването с CO2, което сме причинили през последните двеста години, за да избегнем по-нататъшно повишаване на земните температура".

В Blockchain улавяне и повторно използване на въглероден диоксид
Каква ще бъде цената на неутрална по отношение на CO2 Швейцария?

Какъв е вашият приблизителен дневен ред?

„В момента работим върху различните „стълбове“, върху основите на нашата концепция: извличането на CO2, неговото химическо преобразуване и накрая, технологиите за производство на материали с висока добавена стойност от него, с които ще бъде свързан въглеродът в дългосрочен план. Първите проекти за технологии за отрицателни емисии, като изолационни материали на основата на биовъглен, вече са в ход в EMPA (въглероден материал, получен чрез термично разграждане, в същото време хетерогенен и богат на ароматни и минерални системи, ред.) и видове цимент, които абсорбират CO2 по време на процеса на консолидация, вместо да го освобождават. Допълнителни инициативи се очаква да започнат през следващата година. Например, аз самият бих искал да стартирам темата за дървото, която се основава на моя опит като изследовател. Първите дискусии между различните заинтересовани страни са в ход и това със сигурност е много вълнуващо."

На какви конкретни въпроси възнамерявате да отговорите?

„Фокусът на EMPA е върху разработването на иновативни въглеродни материали и свързаните с тях технологии, всички чрез системни подходи. Като начало, например, има нови строителни материали с отрицателен CO2 отпечатък, иновативни производствени технологии за производството на последните в индустриален мащаб (но също и други суровини, например за химическата промишленост), ефективно метаниране и катализатори за преобразуване на въглероден диоксид и водород в метан, както и нови концепции за „изсмукване“ на CO2 от атмосферата по възможно най-енергийно ефективен начин. Ние трябва и ще разглеждаме все повече всички материали и процеси в целия им жизнен цикъл, който трябва да бъде кръгов, а не линеен, където е възможно...".

Нови горива от изкуствена фотосинтеза върху сапунени мехури
Съхранена под земята топлина за намаляване на CO2 от сградите

Новите изследователски инициативи също трябва да бъдат финансирани. Откъде идват средствата?

„Ние ще финансираме нашата инициатива с „Безвъзмездната помощ за стартиращи компании“, която получихме от Съвета на Федералните технологични институти и със средства от нашите резерви, общо около пет милиона франка. Разбира се, ние също искаме да съберем допълнителни ресурси от трети страни, както от публични органи, така и от нашите индустриални партньори."

В момента се прави много в тази област, например чрез Коалицията за зелена енергия и съхранение (CGES) и съвместните инициативи на ETH Domain. Не правят ли всички едно и също?

„Всички тези инициативи са важни! CGES, основна дейност на двата федерални технологични института в Цюрих и Лозана, заедно с института Paul Scherrer и EMPA, се занимава със съхранение на устойчива енергия или преобразуване например на слънчева енергия в химически енергийни носители като водород, метан или метанол , т. нар. Power-to-X процес. Фокусът тук са системите MegaWatt, т.е. широкомащабно внедряване или мащабиране на съществуващи технологии с индустриални партньори, като тези, разработени в подхода, свързан с нашия демонстратор на мобилност или в платформата ESI (интеграция на енергийна система, изд.) на самия PSI. Въпреки че има известно припокриване с проекта „Mining the Atmosphere“, ние вече мислим отвъд енергийния преход и се стремим към напълно нова система за кръгова икономика, базирана на въглеродно-отрицателни материали.“

Цифров преход и климатична неутралност за излизане от тунела
При суша земните червеи вече не съхраняват въглерод

Защо е важно Швейцария да играе пионерска роля в тази област?

„Швейцария продължава да бъде международен лидер в иновациите, главно благодарение на добрите рамкови условия. Следователно ние сме в идеална позиция да разработваме технологии и концепции в рамките на текущи инициативи, след което да ги прилагаме и пускаме на пазара. И това допълнително ще повиши международната конкурентоспособност на швейцарската индустрия...".

Мартин Айхлер: „16,3 милиарда за улавяне и съхранение на въглерод“
Иновативна квантова технология, изцяло базирана на въглерод