Таня Цымерман: «Мы спрабуем «матэрыялізаваць» энергію»

Простая ідэя, але надзвычай патрабавальная ў тэхнічным плане, з'яўляецца асновай новай даследчай ініцыятывы EMPA пад назвай «Адкрыццё атмасферы».

Замест таго, каб здабываць вуглярод з нафты для пластыкавых палімераў, лекаў, валокнаў, паліва і падобных прадуктаў, можна падумаць аб выкарыстанні CO2, які доўгі час прысутнічаў у атмасферы.

Адным з рашэнняў можа быць своеасаблівы «атмасферны пыласос», з дапамогай якога можна выдаліць лішкі вуглякіслага газу з газавай плёнкі, якая ахінае планету Зямля.

Каб абмежаваць змяненне клімату, мы павінны кампенсаваць не толькі будучыя забруджвальныя выкіды, але і гістарычныя, магчыма, шляхам перапрацоўкі лішку CO2.

Ідэальным чалавекам для вывучэння гэтай тэмы з'яўляецца Таня Цымерман, дырэктар Федэральнай лабараторыі матэрыялазнаўства і тэхналогіі з офісамі ў Туне, Санкт-Галене і Дзюбендорфе ў Швейцарыі.

Нарадзіўшыся ў Гамбургу пяцьдзесят пяць гадоў таму, яна заняла новую пасаду генеральнага дырэктара EMPA 2022 чэрвеня XNUMX года: яна змяніла Джан-Луку Бона, які кіраваў важным швейцарскім даследчым органам амаль трынаццаць гадоў.

Таня Цымерман атрымала доктарскую ступень уГанзейскі гарадскі ўніверсітэт у 2007 годзе за яго канкрэтныя даследаванні, якія паслужылі асновай для новых тэхнічных прымянення цэлюлозы.

Паміж 2001 і 2012 гадамі ён стварыў першую даследчую вобласць нанакампазітаў цэлюлозы як у EMPA, так і ў Швейцарыі. З 2011 па 2017 год яна таксама адказвала за лабараторыю прыкладных драўляных матэрыялаў EMPA.

З восені 2017 года ён з'яўляецца членам кіраўніцтва інстытута і адказвае за аддзел функцыянальных матэрыялаў, які налічвае каля 200 супрацоўнікаў у шасці даследчых падраздзяленнях: яны маюць справу з мноствам матэрыялаў, ад матэрыялаў на аснове драўніны і цэлюлозы да цэменту і асфальту, ад высокапрадукцыйнай керамікі да палімерных валокнаў, да кампанентаў для энергетычных прымянення.

У той жа час ён узяў на сябе сумеснае кіраўніцтва навукова-даследчай тэматыкай "Устойлівае антрапагеннае асяроддзе", у якой такія тэмы, як эканоміка замкнёнага цыклу, эфектыўнае выкарыстанне рэсурсаў і эфектыўная рэалізацыя швейцарскай энергетычнай стратэгіі, гуляюць цэнтральную ролю.

За апошнія тры гады разам са сваімі калегамі ён таксама стварыў напрамак матэрыялазнаўства, заснаваны на камп'ютарах і вялікіх дадзеных, і ў супрацоўніцтве з Імперскім каледжам Лондана заснаваў Цэнтр робататэхнікі для матэрыялаў і тэхналогій EMPA.

Таня Цымерман, кіраўнік Швейцарскай федэральнай лабараторыі матэрыялазнаўства і тэхналогіі, тлумачыць, чаму гэта перш за ўсё праблема «вады», што неабходна зрабіць, каб з ёй справіцца, і што можна вырабіць з вуглякіслага газу, звычайнай цяпліцы. газ.

Вуглякіслы газ - гэта рэсурс, а атмасфера - яго… «маё»
Марцін Акерман: «Адаптацыя да клімату? Абарані сябе»

Пошук шляхоў вырашэння кліматычнага крызісу і выкарыстанне атмасферы як своеасаблівай «шахты» для здабывання CO2 і вытворчасці з яго каштоўных тавараў і матэрыялаў: гэта нядрэнны подзвіг. Вы не баіцеся не апраўдаць чаканні?

«Сапраўды, гэта актуальныя праблемы. Нават калі нам удасца дасягнуць «чыстага нуля» і асвоіць пераход энергіі, у атмасферы ўсё роўна занадта шмат CO2 з негатыўнымі наступствамі, такімі як раставанне леднікоў і павелічэнне экстрэмальных пагодных з'яў. Таму надзвычай важна дзейнічаць зараз і зрабіць сваю частку. Я адчуваю вялікую матывацыю, асабліва сярод нашых маладых даследчыкаў, працаваць над гэтымі важнымі тэмамі. Такім чынам, павага да задачы, якую мы сабе далі, абсалютна так; страх не быць у стане прапанаваць рашэнні, не».

І ці могуць Федэральная лабараторыя матэрыялазнаўства і тэхналогіі і EAWAG справіцца з гэтай геркулесавай задачай у адзіночку?

«Абсалютна так. Я магу толькі пагадзіцца з маімі партнёрамі і калегамі з EAWAG. Вельмі прыемна мець магчымасць супрацоўнічаць з Федэральным інстытутам водных навук і тэхналогій такім простым і эфектыўным спосабам. Праблема настолькі складаная, што мы можам вырашыць яе толькі разам, гэта значыць з усімі ўстановамі Федэральнага палітэхнічнага сектара, але і за яго межамі, у тым ліку на міжнародным узроўні. У рэшце рэшт, праблема не спыняецца на межах. Нам таксама неабходна прыцягнуць асоб, якія прымаюць рашэнні ў прамысловасці, дзяржаўным кіраванні і палітыцы на ранняй стадыі, каб выпрацаваць рашэнні з рэальным уплывам. Як я ўжо казаў у пачатку, мы не думаем пра дробязі».

Захоп і захоўванне вугляроду: як мы павінны выкарыстоўваць CO2?
Улоўліванне і захоўванне CO2: 5 стратэгій на шляху да нуля

З-за сваёй прыроды як лабараторыі па тэхналогіі матэрыялаў, якая роля EMPA ва ўсім гэтым?

«Што тычыцца ўстойлівай энергетыкі, адбудзецца парадокс, і мы павінны гэта адзначыць: у будучыні, з пашырэннем фотаэлектрыкі і іншых падобных рашэнняў, у нас будзе лішак энергіі летам, але занадта мала зімой. Каб кампенсаваць гэтую сітуацыю, мы спрабуем «матэрыялізаваць» энергію, гэта значыць пераўтварыць яе ў хімічныя энерганосьбіты, такія як вадарод або метан, выкарыстоўваючы CO2 з атмасферы!».

Што падводзіць нас да здабывання атмасферы...

«Дакладна. Наша бачанне - ператварыць сябе з грамадства, якое выкідвае CO2, у грамадства, якое звязвае вуглякіслы газ, шляхам распрацоўкі адпаведных матэрыялаў і тэхналогій. І гэта неабходнасць, я падкрэсліваю гэта яшчэ раз, таму што нават пасля энергетычнага пераходу нам усё роўна давядзецца «ачысціць» атмасферу ад забруджвання CO2, якое мы выклікалі за апошнія дзвесце гадоў, каб пазбегнуць далейшага павышэння зямнога шара. тэмпература».

У Blockchain захоп і паўторнае выкарыстанне вуглякіслага газу
Колькі будзе каштаваць CO2-нейтральная Швейцарыя?

Які ваш прыблізны парадак дня?

«У цяперашні час мы працуем над рознымі «слупамі», асновамі нашай канцэпцыі: здабычай CO2, яго хімічным пераўтварэннем і, нарэшце, тэхналогіямі вытворчасці з яго матэрыялаў з высокай дабаўленай вартасцю, з якімі будзе звязаны вуглярод. на працяглы тэрмін. Першыя праекты па тэхналогіях адмоўных выкідаў, такіх як ізаляцыйныя матэрыялы на аснове біявугля, ужо рэалізуюцца ў EMPA (вугляродны матэрыял, атрыманы шляхам тэрмічнай дэградацыі, у той жа час неаднародны і багаты араматычнымі і мінеральнымі сістэмамі, рэд.) і тыпы цэменту, якія паглынаюць CO2 падчас працэсу кансалідацыі, а не вылучаюць яго. Чакаецца, што наступныя ініцыятывы пачнуць дзейнічаць у наступным годзе. Напрыклад, я сам хацеў бы запусціць тэму дрэва, якая абапіраецца на маю адукацыю як даследчыка. Ідуць першыя дыскусіі паміж рознымі зацікаўленымі бакамі, і гэта, безумоўна, вельмі цікава».

На якія канкрэтна пытанні вы збіраецеся адказаць?

«У цэнтры ўвагі EMPA - распрацоўка інавацыйных матэрыялаў на аснове вугляроду і звязаных з імі тэхналогій з дапамогай сістэмных падыходаў. Для пачатку, напрыклад, ёсць новыя будаўнічыя матэрыялы з адмоўным выкідам CO2, інавацыйныя тэхналогіі вытворчасці апошніх у прамысловых маштабах (але таксама і іншай сыравіны, напрыклад, для хімічнай прамысловасці), эфектыўнае метанаванне і каталізатары для ператварэнне вуглякіслага газу і вадароду ў метан, а таксама новыя канцэпцыі "ўсмоктвання" CO2 з атмасферы найбольш энергаэфектыўным спосабам. Мы павінны і будзем усё часцей разглядаць усе матэрыялы і працэсы ва ўсім іх жыццёвым цыкле, які павінен быць кругавым, а не лінейным, дзе гэта магчыма ... ".

Новыя віды паліва ад штучнага фотасінтэзу на мыльных бурбалках
Цяпло захоўваецца пад зямлёй для памяншэння CO2 ад будынкаў

Таксама трэба фінансаваць новыя даследчыя ініцыятывы. Адкуль сродкі?

«Мы будзем фінансаваць нашу ініцыятыву з «Гранта на стартап», які мы атрымалі ад Савета федэральных тэхналагічных інстытутаў, а таксама са сродкаў з нашых рэзерваў, у агульнай складанасці каля пяці мільёнаў франкаў. Вядома, мы таксама хочам прыцягнуць дадатковыя рэсурсы ад трэціх асоб, як ад дзяржаўных органаў, так і ад нашых прамысловых партнёраў».

Зараз шмат робіцца ў гэтай галіне, напрыклад, праз Кааліцыю за зялёную энергію і захоўванне (CGES) і сумесныя ініцыятывы дамена ETH. Ці не ўсе яны робяць адно і тое ж?

«Усе гэтыя ініцыятывы важныя! CGES, асноўны від дзейнасці двух Федэральных тэхналагічных інстытутаў у Цюрыху і Лазане разам з Інстытутам Поля Шэрэра і EMPA, займаецца захоўваннем устойлівай энергіі або пераўтварэннем, напрыклад, сонечнай энергіі ў хімічныя носьбіты энергіі, такія як вадарод, метан або метанол. , так званы працэс Power-to-X. У цэнтры ўвагі тут сістэмы MegaWatt, гэта значыць шырокамаштабнае разгортванне або пашырэнне існуючых тэхналогій з прамысловымі партнёрамі, напрыклад, распрацаваных у рамках падыходу, звязанага з нашым дэманстратарам мабільнасці або на платформе ESI (Энергасістэмная інтэграцыя, рэд.) самога PSI. Нягледзячы на ​​тое, што ёсць некаторае перакрыцце з праектам «Здабыча атмасферы», мы ўжо думаем далей за пераход на энергетыку і імкнемся да цалкам новай сістэмы цыклічнай эканомікі, заснаванай на вугляродна-адмоўных матэрыялах».

Лічбавы пераход і кліматычная нейтральнасць, каб выйсці з тунэля
У засуху дажджавыя чарвякі больш не захоўваюць вуглярод

Чаму для Швейцарыі важна адыгрываць піянерскую ролю ў гэтай галіне?

«Швейцарыя працягвае заставацца міжнародным лідэрам у галіне інавацый, галоўным чынам дзякуючы добрым рамачным умовам. Такім чынам, мы маем ідэальныя магчымасці для распрацоўкі тэхналогій і канцэпцый у рамках бягучых ініцыятыў, а затым прымянення іх і вываду на рынак. А гэта яшчэ больш павысіць міжнародную канкурэнтаздольнасць швейцарскай прамысловасці...».

Марцін Эйхлер: «16,3 мільярда на ўлоўліванне і захоўванне вугляроду»
Інавацыйная квантавая тэхналогія, цалкам заснаваная на вугляроды