Tanja Zimmermann: „Snažíme se ‚zhmotnit‘ energii“

Jednoduchá myšlenka, ale z technického hlediska extrémně náročná, je základem nové výzkumné iniciativy EMPA nazvané „Těžba atmosféry“.

Namísto získávání uhlíku z ropy pro plastové polymery, léky, vlákna, paliva a podobné produkty lze ve skutečnosti uvažovat o využití CO2, který je již dlouho přítomen v atmosféře.

Jedním z řešení by mohl být jakýsi „atmosférický vysavač“, jehož prostřednictvím se odstraní přebytečný oxid uhličitý z filmu plynu, který obklopuje planetu Zemi.

Abychom omezili změnu klimatu, musíme kompenzovat nejen budoucí znečišťující emise, ale také ty historické, případně recyklací přebytečného CO2.

Ideální osobou, se kterou můžete toto téma prozkoumat, je Tanja Zimmermann, ředitelka Federálních laboratoří pro materiálové vědy a technologie, s kancelářemi v Thunu, St. Gallen a Dübendorf ve Švýcarsku.

Narodila se před pětapadesáti lety v Hamburku a 2022. června XNUMX převzala svou novou roli generální ředitelky EMPA: převzala ji po Gian-Luca Bona, který byl v čele významného švýcarského výzkumného orgánu téměř třináct let.

Tanja Zimmermann získala doktorát odHanzovní městská univerzita v roce 2007 za jeho specifické studie, které poskytly základ pro nové technické aplikace celulózy.

V letech 2001 až 2012 vytvořil první výzkumnou oblast celulózových nanokompozitů jak na EMPA, tak ve Švýcarsku. V letech 2011 až 2017 byla také zodpovědná za laboratoř EMPA pro aplikované dřevěné materiály.

Od podzimu 2017 je členem vedení ústavu a odpovídá za Oddělení funkčních materiálů, které má kolem 200 zaměstnanců v šesti výzkumných jednotkách: zabývají se množstvím materiálů, od materiálů na bázi dřeva a celulózy až po cement a asfalt, od vysoce výkonné keramiky přes polymerní vlákna až po komponenty pro energetické aplikace.

Zároveň převzal spoluvedení Research Focus Area Sustainable Built Environment, ve kterém hrají ústřední roli témata jako oběhové hospodářství, efektivita zdrojů a efektivní implementace švýcarské energetické strategie.

Během posledních tří let také spolu se svými kolegy vytvořil oblast studia materiálové vědy založenou na počítačích a velkých datech a ve spolupráci s Imperial College London založil Robotické centrum pro EMPA Materials and Technology.

Tanja Zimmermann, vedoucí švýcarských federálních laboratoří pro materiálové vědy a technologie, vysvětluje, proč je to především problém „vody“, co je nezbytné udělat pro jeho řešení a co lze vyrobit z oxidu uhličitého, typického skleníku plyn.

Oxid uhličitý je zdroj a atmosféra je jeho… „moje“
Martin Ackermann: „Přizpůsobení se klimatu? Chraň sebe"

Najít řešení klimatické krize a využít atmosféru jako svého druhu „dolu“ k těžbě CO2 a výrobě vzácného zboží a materiálů: to není nic hrozného. Nebojíte se, že nebudete schopni naplnit očekávání?

„Vskutku, jsou to naléhavé problémy. I když se nám podaří dosáhnout „čisté nuly“ a zvládnout energetický přechod, v atmosféře je stále příliš mnoho CO2, s tím související negativní důsledky, jako je tání ledovců a nárůst extrémních jevů počasí. Je proto nesmírně důležité jednat hned a udělat svůj díl. Cítím velkou motivaci, zejména mezi našimi mladšími badateli, pracovat na těchto významných tématech. Takže respekt k úkolu, který jsme si dali, naprosto ano; strach z neschopnosti nabídnout řešení, ne“.

A mohou Federální laboratoř pro materiálové vědy a technologie a EAWAG zvládnout tento herkulovský úkol samy?

"Rozhodně ano. Mohu jen souhlasit se svými partnery a kolegy v EAWAG. Je skvělé, že můžeme spolupracovat s Federálním institutem vodní vědy a technologie tak jednoduchým a účinným způsobem. Problém je tak složitý, že jej můžeme vyřešit pouze společně, tedy se všemi institucemi federálního polytechnického sektoru, ale i mimo něj, a to i na mezinárodní úrovni. Koneckonců, problém nekončí na hranicích. Musíme také včas zapojit osoby s rozhodovací pravomocí z průmyslu, veřejné správy a politiky, abychom vytvořili řešení se skutečným dopadem. Jak jsem řekl na začátku, nemyslíme v malém."

Zachycování a ukládání uhlíku: jak bychom měli využívat CO2?
Zachycování a ukládání CO2: 5 strategií na cestě k čisté nule

Jaká je role EMPA v tom všem vzhledem ke své povaze jako laboratoře pro materiálové technologie?

„Ohledně udržitelné energetiky dojde k paradoxu, na který musíme upozornit: v budoucnu s rozšířením fotovoltaiky a dalších podobných řešení budeme mít v létě přebytek energie, ale v zimě málo. Abychom tuto situaci kompenzovali, snažíme se energii ‚zhmotnit‘, tedy přeměnit ji na skladovatelné chemické nosiče energie, jako je vodík nebo metan, pomocí CO2 z atmosféry!“.

Což nás přivádí k extrakci atmosféry…

"Přesně tak. Naší vizí je transformovat se ze společnosti emitující CO2 ve společnost vázající oxid uhličitý prostřednictvím vývoje vhodných materiálů a technologií. A to je nutnost, ještě jednou to zdůrazňuji, protože i po energetickém přechodu budeme stále muset „vyčistit“ atmosféru od znečištění CO2, které jsme způsobili za posledních dvě stě let, abychom zabránili dalšímu nárůstu zemského teplota".

V blockchainu zachycování a opětovné použití oxidu uhličitého
Jaké budou náklady na CO2 neutrální Švýcarsko?

Jaká je vaše přibližná agenda?

„V současné době pracujeme na různých ‚pilířích‘, na základech našeho konceptu: těžba CO2, jeho chemická přeměna a nakonec technologie pro výrobu materiálů s vysokou přidanou hodnotou, na které bude uhlík navázán. dlouhodobě. V EMPA již probíhají první projekty technologií pro negativní emise, jako jsou izolační materiály na bázi biouhlu (uhlíkatý materiál získaný tepelnou degradací, zároveň heterogenní a bohatý na aromatické a minerální systémy, pozn. red.) a typy cementu, které CO2 během procesu konsolidace spíše absorbují, než aby ho uvolňovaly. Očekává se, že další iniciativy budou zahájeny v příštím roce. Sám bych například rád rozjel téma dřeva, které vychází z mé minulosti jako výzkumného pracovníka. Probíhají první diskuse mezi různými zainteresovanými stranami a to je jistě velmi vzrušující."

Jaké konkrétní otázky hodláte zodpovědět?

„EMPA se zaměřuje na vývoj inovativních materiálů na bázi uhlíku a souvisejících technologií, a to vše prostřednictvím systémových přístupů. Začněme například novými konstrukčními materiály s negativní CO2 stopou, inovativními výrobními technologiemi pro jejich výrobu v průmyslovém měřítku (ale i dalšími surovinami, například pro chemický průmysl), účinnou metanizací a katalyzátory pro přeměna oxidu uhličitého a vodíku na metan a také nové koncepce „nasávání“ CO2 z atmosféry energeticky nejúčinnějším možným způsobem. Musíme a budeme stále více zvažovat všechny materiály a procesy v celém jejich životním cyklu, který musí být kruhový spíše než lineární, kde je to možné...“.

Nová paliva z umělé fotosyntézy na mýdlových bublinách
Teplo uložené v podzemí pro snížení CO2 z budov

Rovněž je třeba financovat nové výzkumné iniciativy. Odkud finanční prostředky pocházejí?

„Naši iniciativu budeme financovat 'Startup Grantem, který jsme obdrželi od Rady federálních technologických institutů, a prostředky z našich rezerv, celkem asi pět milionů franků. Samozřejmě chceme také získat dodatečné zdroje od třetích stran, jak od veřejných orgánů, tak od našich průmyslových partnerů.“

V současné době se v této oblasti hodně dělá, například prostřednictvím Koalice pro zelenou energii a skladování (CGES) a společných iniciativ domény ETH. Nedělají všichni totéž?

„Všechny tyto iniciativy jsou důležité! CGES, hlavní aktivita dvou Federálních technologických institutů v Curychu a Lausanne spolu s Paul Scherrer Institute a EMPA, se zabývá skladováním udržitelné energie nebo přeměnou například solární energie na chemické nosiče energie, jako je vodík, metan nebo metanol. , takzvaný proces Power-to-X. Středem zájmu jsou systémy MegaWatt, tj. rozsáhlé nasazení nebo upscaling stávajících technologií s průmyslovými partnery, jako jsou technologie vyvinuté v rámci přístupu spojeného s naším demonstrátorem mobility nebo v platformě. ESI (Energy System Integration, ed.) samotného PSI. Přestože se projekt „Těžba atmosféry“ do jisté míry překrývá, již nyní přemýšlíme nad rámec energetického přechodu a usilujeme o zcela nový systém oběhového hospodářství založený na uhlíkově negativních materiálech.“

Digitální přechod a klimatická neutralita, jak se dostat z tunelu
V období sucha už žížaly neukládají uhlík

Proč je důležité, aby Švýcarsko hrálo v této oblasti průkopnickou roli?

„Švýcarsko je i nadále mezinárodním lídrem v oblasti inovací, zejména díky dobrým rámcovým podmínkám. Máme proto ideální pozici k vývoji technologií a konceptů v rámci probíhajících iniciativ, k jejich aplikaci a uvedení na trh. A to dále zvýší mezinárodní konkurenceschopnost švýcarského průmyslu...“.

Martin Eichler: „16,3 miliardy na zachycování a ukládání uhlíku“
Inovativní kvantová technologie zcela založená na uhlíku