Tanja Zimmermann: "Vi forsøger at 'materialisere' energi"

En simpel idé, men yderst krævende i tekniske termer, er grundlaget for EMPA's nye forskningsinitiativ kaldet "Mining the Atmosphere".

I stedet for at udvinde kulstof fra olie til plastpolymerer, lægemidler, fibre, brændstoffer og lignende produkter, kan man faktisk tænke på at bruge den CO2, der længe har været til stede i atmosfæren.

En løsning kunne være en slags "atmosfærisk støvsuger", hvorigennem man kan fjerne overskydende kuldioxid fra den film af gas, der omslutter planeten Jorden.

For at begrænse klimaforandringerne skal vi ikke kun kompensere for fremtidige forurenende emissioner, men også for historiske, eventuelt ved at genanvende overskydende CO2.

Den ideelle person at udforske dette emne med er Tanja Zimmermann, direktør for Federal Laboratories for Materials Science and Technology, med kontorer i Thun, St. Gallen og Dübendorf i Schweiz.

Hun blev født i Hamborg for femoghalvtreds år siden og påtog sig sin nye rolle som administrerende direktør for EMPA den 2022. juni XNUMX: Hun overtog efter Gian-Luca Bona, som stod i spidsen for det vigtige schweiziske forskningsorgan i næsten tretten år.

Tanja Zimmermann fik sin ph.d. fraHansestadens Universitet i 2007 for hans specifikke studier, som gav grundlag for nye tekniske anvendelser af cellulose.

Mellem 2001 og 2012 skabte han det første forskningsområde om cellulose nanokompositter både ved EMPA og i Schweiz. Fra 2011 til 2017 var hun også ansvarlig for EMPA-laboratoriet for anvendte træmaterialer.

Siden efteråret 2017 har han været medlem af instituttets ledelse og ansvarlig for afdelingen for funktionelle materialer, der har omkring 200 ansatte fordelt på seks forskningsenheder: De beskæftiger sig med et væld af materialer, lige fra materialer baseret på træ og cellulose til cement og asfalt, fra højtydende keramik til polymere fibre, op til komponenter til energianvendelser.

Samtidig overtog han medledelsen af ​​Forskningsfokusområdet Sustainable Built Environment, hvor emner som cirkulær økonomi, ressourceeffektivitet og effektiv implementering af den schweiziske energistrategi spiller en central rolle.

I løbet af de seneste tre år har han sammen med sine kolleger også skabt et studieområde for materialevidenskab baseret på computere og big data og i samarbejde med Imperial College London grundlagt Robotics Center for EMPA Materials and Technology.

Tanja Zimmermann, i spidsen for de schweiziske føderale laboratorier for materialevidenskab og teknologi, forklarer, hvorfor det frem for alt er et "vand"-problem, hvad der er vigtigt at gøre for at håndtere det, og hvad der kan fremstilles af kuldioxid, et typisk drivhus gas.

Kuldioxid er en ressource, og atmosfæren er dens... "min"
Martin Ackermann: “Klimatilpasning? Beskyt dig selv”

At finde løsninger på klimakrisen og bruge atmosfæren som en slags "mine" til at udvinde CO2 og producere værdifulde varer og materialer fra det: det er ingen ringe bedrift. Er du ikke bange for ikke at kunne indfri forventningerne?

»Det er faktisk presserende problemer. Selvom det lykkes os at nå 'netto nul' og mestre energiomstillingen, er der stadig for meget CO2 i atmosfæren med tilhørende negative konsekvenser, såsom smeltende gletsjere og en stigning i ekstreme vejrfænomener. Det er derfor ekstremt vigtigt at handle nu og gøre vores del. Jeg fornemmer stor motivation, især blandt vores yngre forskere, til at arbejde med disse væsentlige emner. Så respekt for den opgave, vi har givet os selv, absolut ja; frygt for ikke at kunne tilbyde løsninger, nej”.

Og kan Federal Laboratory for Materials Science and Technology og EAWAG håndtere denne herkuliske opgave alene?

"Selvfølgelig ja. Jeg kan kun være enig med mine partnere og kolleger hos EAWAG. Det er fantastisk at kunne samarbejde med Federal Institute of Aquatic Science and Technology på en så enkel og effektiv måde. Problemet er så komplekst, at vi kun kan løse det sammen, det vil sige med alle institutionerne i den føderale polytekniske sektor, men også uden for den, også på internationalt plan. Problemet stopper jo ikke ved grænserne. Vi skal også tidligt inddrage beslutningstagere fra industri, offentlig administration og politik for at skabe løsninger med reel effekt. Som jeg sagde i begyndelsen, tænker vi ikke småt.”

Kulstofopsamling og -lagring: hvordan skal vi bruge CO2?
Opsamling og lagring af CO2: 5 strategier på vej mod netto nul

På grund af dets karakter som et laboratorium for materialeteknologi, hvad er EMPA's rolle i alt dette?

”Med hensyn til bæredygtig energi vil der opstå et paradoks, og vi må påpege det: I fremtiden vil vi med udbygningen af ​​solceller og andre lignende løsninger have overskudsenergi om sommeren, men for lidt om vinteren. For at kompensere for denne situation forsøger vi at 'materialisere' energi, det vil sige at omdanne den til lagrelige kemiske energibærere, såsom brint eller metan, ved hjælp af CO2 fra atmosfæren!”.

Hvilket bringer os til udvindingen af ​​atmosfæren...

"Nemlig. Vores vision er at transformere os selv fra et CO2-udsendende samfund til et CO2-bindende samfund gennem udvikling af passende materialer og teknologier. Og det er en nødvendighed, jeg understreger det endnu en gang, for selv efter energiomstillingen bliver vi stadig nødt til at 'rense' atmosfæren for den COXNUMX-forurening, som vi har forårsaget i de sidste to hundrede år for at undgå en yderligere stigning i jordens temperatur".

I Blockchain kuldioxidopsamling og genbrug
Hvad koster et CO2-neutralt Schweiz?

Hvad er din omtrentlige dagsorden?

"Vi arbejder i øjeblikket på de forskellige 'søjler', på grundlaget for vores koncept: udvindingen af ​​CO2, dens kemiske omdannelse og endelig teknologierne til at producere materialer med høj værditilvækst, som kulstoffet vil blive knyttet til. til lang sigt. De første projekter for negative emissionsteknologier, såsom biokulbaserede isoleringsmaterialer, er allerede i gang hos EMPA (et kulstofholdigt materiale opnået ved termisk nedbrydning, på samme tid heterogent og rigt på aromatiske og mineralske systemer, red.) og typer af cement, der absorberer CO2 under konsolideringsprocessen i stedet for at frigive det. Yderligere tiltag forventes at starte næste år. For eksempel vil jeg gerne selv lancere temaet træ, som tager udgangspunkt i min baggrund som forsker. De første drøftelser mellem de forskellige interesserede parter er i gang, og det er bestemt meget spændende."

Hvilke specifikke spørgsmål har du tænkt dig at besvare?

“EMPAs fokus er på udvikling af innovative kulstofbaserede materialer og relaterede teknologier, alt gennem systemtilgange. Til at begynde med er der f.eks. nye byggematerialer med et negativt CO2-fodaftryk, innovative produktionsteknologier til at producere sidstnævnte i industriel skala (men også andre råmaterialer, f.eks. til den kemiske industri), effektiv metanering og katalysatorer til bl.a. omdannelse af kuldioxid og brint til metan, samt nye koncepter til at 'suge' CO2 fra atmosfæren på den mest energieffektive måde. Vi skal og vil i stigende grad overveje alle materialer og processer i hele deres livscyklus, som skal være cirkulær frem for lineær, hvor det er muligt...".

Nyt brændstof fra kunstig fotosyntese på sæbebobler
Varme lagret under jorden for at reducere CO2 fra bygninger

Nye forskningsinitiativer skal også finansieres. Hvor kommer midlerne fra?

"Vi vil finansiere vores initiativ med 'Startup Grant', vi modtog fra Council of the Federal Institutes of Technology og med midler fra vores reserver, i alt omkring fem millioner francs. Vi ønsker selvfølgelig også at rejse yderligere ressourcer fra tredjeparter, både fra offentlige instanser og fra vores industrielle partnere."

Der gøres i øjeblikket meget på dette område, for eksempel gennem Coalition for Green Energy and Storage (CGES) og ETH-domænets fælles initiativer. Gør de ikke alle det samme?

"Alle disse initiativer er vigtige! CGES, en hovedaktivitet af de to føderale teknologiske institutter i Zürich og Lausanne sammen med Paul Scherrer Institute og EMPA, beskæftiger sig med lagring af bæredygtig energi eller omdannelse af f.eks. solenergi til kemiske energibærere som brint, methan eller methanol , den såkaldte Power-to-X-proces. Fokus her er MegaWatt-systemer, dvs. storskala udrulning eller opskalering af eksisterende teknologier med industrielle partnere, såsom dem, der er udviklet i tilgangen forbundet med vores mobilitetsdemonstrator eller i platformen ESI (Energy System Integration, red.) af PSI selv. Selvom der er en vis overlapning med 'Mining the Atmosphere'-projektet, tænker vi allerede ud over energiomstillingen og sigter mod et helt nyt cirkulært økonomisystem, baseret på kulstofnegative materialer."

Digital omstilling og klimaneutralitet for at komme ud af tunnelen
I tørke lagrer regnorme ikke længere kulstof

Hvorfor er det vigtigt for Schweiz at spille en pionerrolle på dette område?

”Schweiz er fortsat internationalt førende inden for innovation, primært på grund af gode rammebetingelser. Vi er derfor ideelt positioneret til at udvikle teknologier og koncepter inden for igangværende initiativer, for derefter at anvende dem og bringe dem på markedet. Og dette vil yderligere øge den schweiziske industris internationale konkurrenceevne...".

Martin Eichler: "16,3 milliarder til COXNUMX-opsamling og -lagring"
En innovativ kvanteteknologi, der udelukkende er baseret på kulstof