Tanja Zimmermann: „Við erum að reyna að „efna“ orku“

Einföld hugmynd, en ákaflega krefjandi í tæknilegu tilliti, er grundvöllur nýrrar rannsóknarverkefnis EMPA sem kallast „Mining the Atmosphere“.

Í stað þess að vinna kolefni úr olíu fyrir plastfjölliður, lyf, trefjar, eldsneyti og svipaðar vörur má í raun hugsa sér að nota CO2 sem lengi hefur verið til staðar í andrúmsloftinu.

Ein lausnin gæti verið einhvers konar „ryksuga í andrúmsloftinu“ sem hægt er að fjarlægja umfram koltvísýring í gegnum úr gasfilmunni sem umlykur plánetuna Jörð.

Til að takmarka loftslagsbreytingar verðum við að bæta ekki aðeins fyrir mengandi losun í framtíðinni heldur einnig sögulegri losun, hugsanlega með því að endurvinna umfram CO2.

Tilvalin manneskja til að kanna þetta efni með er Tanja Zimmermann, forstöðumaður Federal Laboratories for Materials Science and Technology, með skrifstofur staðsettar í Thun, St. Gallen og Dübendorf í Sviss.

Hún fæddist í Hamborg fyrir fimmtíu og fimm árum og tók við nýju hlutverki sínu sem forstjóri EMPA 2022. júní XNUMX: hún tók við af Gian-Luca Bona, sem var við stjórnvölinn hjá mikilvægu svissneska rannsóknarstofnuninni í næstum þrettán ár.

Tanja Zimmermann lauk doktorsprófi fráHansaborgarháskólinn árið 2007 fyrir tiltekið nám hans, sem lagði grunninn að nýjum tæknilegum notum sellulósa.

Á árunum 2001 til 2012 skapaði hann fyrsta rannsóknarsvæðið á sellulósa nanósamsetningum bæði hjá EMPA og í Sviss. Frá 2011 til 2017 var hún einnig ábyrg fyrir EMPA rannsóknarstofu fyrir notuð viðarefni.

Frá hausti 2017 hefur hann setið í stjórn stofnunarinnar og ábyrgur fyrir hagnýtri efnisdeild, en þar starfa um 200 starfsmenn í sex rannsóknareiningum: Þeir fást við margs konar efni, allt frá viði og sellulósa til sement og malbiks, allt frá afkastamiklu keramik til fjölliða trefja, upp í íhluti fyrir orkunotkun.

Jafnframt tók hann við forysta rannsóknaáherslusvæðisins sjálfbært byggt umhverfi, þar sem efni eins og hringlaga hagkerfið, auðlindanýting og skilvirk innleiðing svissnesku orkustefnunnar gegna lykilhlutverki.

Undanfarin þrjú ár hefur hann, ásamt samstarfsfólki sínu, einnig skapað námssvið fyrir efnisfræði byggt á tölvum og stórum gögnum og stofnað í samvinnu við Imperial College London Robotics Centre for EMPA Materials and Technology.

Tanja Zimmermann, yfirmaður svissnesku sambandsrannsóknastofanna fyrir efnisvísindi og tækni, útskýrir hvers vegna þetta er umfram allt "vatnsvandamál", hvað er nauðsynlegt að gera til að takast á við það og hvað er hægt að framleiða úr koltvísýringi, dæmigerðu gróðurhúsi gasi.

Koltvísýringur er auðlind og andrúmsloftið er það... „mitt“
Martin Ackermann: „Loftslagsaðlögun? Verndaðu þig“

Að finna lausnir á loftslagskreppunni og nota andrúmsloftið sem einhverskonar „námu“ til að vinna CO2 og framleiða dýrmætar vörur og efni úr því: þetta er ekkert smáræði. Ertu ekki hræddur um að geta ekki staðið undir væntingum?

„Reyndar eru þetta brýn vandamál. Jafnvel þótt okkur takist að ná „nettó núllinu“ og ná tökum á orkuskiptin, þá er enn of mikið CO2 í andrúmsloftinu, með tilheyrandi neikvæðum afleiðingum eins og bráðnun jökla og fjölgun öfgaveðurfyrirbæra. Það er því afar mikilvægt að bregðast við núna og leggja okkar af mörkum. Ég skynja mikla hvatningu, sérstaklega meðal yngri vísindamanna okkar, til að vinna að þessum mikilvægu efnum. Svo virðing fyrir verkefninu sem við höfum gefið okkur sjálfum, algjörlega já; ótta við að geta ekki boðið upp á lausnir, nei“.

Og geta Federal Laboratory for Materials Science and Technology og EAWAG sinnt þessu Herculean verkefni ein?

„Alveg já. Ég get aðeins verið sammála samstarfsaðilum mínum og samstarfsmönnum hjá EAWAG. Það er frábært að geta átt í samstarfi við Federal Institute of Aquatic Science and Technology á svona einfaldan og skilvirkan hátt. Vandamálið er svo flókið að við getum aðeins leyst það í sameiningu, það er að segja með öllum stofnunum alríkisfjöltæknigeirans, en einnig utan hans, þar á meðal á alþjóðlegum vettvangi. Enda stoppar vandamálið ekki við landamæri. Við þurfum líka að taka ákvarðanatökumenn úr iðnaði, opinberri stjórnsýslu og stjórnmálum með snemma til að búa til lausnir með raunveruleg áhrif. Eins og ég sagði í upphafi erum við ekki að hugsa lítið.“

Kolefnistaka og geymsla: hvernig ættum við að nota CO2?
Fanga og geyma CO2: 5 aðferðir á leiðinni í núll

Vegna eðlis þess sem rannsóknarstofa fyrir efnistækni, hvert er hlutverk EMPA í þessu öllu?

„Varðandi sjálfbæra orku mun skapast þversögn og við verðum að benda á hana: í framtíðinni, með stækkun ljósvaka og annarra svipaðra lausna, munum við hafa umframorku á sumrin, en of litla á veturna. Til að vega upp á móti þessu ástandi erum við að reyna að „gera“ orku, það er að segja að breyta henni í geymanlega efnaorkubera, eins og vetni eða metan, með því að nota CO2 úr andrúmsloftinu!“.

Sem leiðir okkur að útdrætti andrúmsloftsins...

„Einmitt. Framtíðarsýn okkar er að breyta okkur úr samfélagi sem losar koltvísýring í koltvísýringsbindandi samfélag með þróun viðeigandi efna og tækni. Og þetta er nauðsyn, ég undirstrika það enn og aftur, því jafnvel eftir orkuskiptin verðum við enn að "hreinsa" andrúmsloftið af CO2 menguninni sem við höfum valdið á síðustu tvö hundruð árum til að forðast frekari hækkun á jörðinni. hitastig".

Í Blockchain fanga og endurnýta koltvísýring
Hver verður kostnaðurinn við CO2-hlutlaust Sviss?

Hver er áætlað dagskrá þín?

„Við erum núna að vinna að hinum ýmsu „stoðum“, á grundvelli hugmyndarinnar okkar: útdráttur CO2, efnabreytingu þess og loks tækni til að framleiða virðisaukaefni úr því, sem kolefnið verður tengt við. til lengri tíma litið. Fyrstu verkefnin fyrir neikvæða losunartækni, eins og einangrunarefni sem byggir á lífkolefni, eru þegar í gangi hjá EMPA (kolefniskennt efni sem fæst með varma niðurbroti, á sama tíma misleitt og ríkt af arómatískum og steinefnakerfum, ritstj.) og tegundir af sementi sem gleypa CO2 í sameiningarferlinu frekar en að losa það. Gert er ráð fyrir að frekari aðgerðir hefjist á næsta ári. Sjálfur langar mig til dæmis að hleypa af stokkunum þemað tré sem byggir á bakgrunni mínum sem rannsakanda. Fyrstu viðræður hinna ýmsu hagsmunaaðila eru í gangi og þetta er vissulega mjög spennandi.“

Hvaða ákveðnu spurningum ætlar þú að svara?

„Einhersla EMPA er á þróun nýstárlegra efna sem byggjast á kolefni og tengdri tækni, allt í gegnum kerfisaðferðir. Til að byrja með eru til dæmis ný byggingarefni með neikvætt koltvísýringsfótspor, nýstárleg framleiðslutækni til að framleiða það síðarnefnda á iðnaðarskala (en einnig önnur hráefni, t.d. fyrir efnaiðnað), skilvirka metangjöf og hvata fyrir umbreyting koltvísýrings og vetnis í metan, auk nýrra hugmynda um að „sjúga“ CO2 úr andrúmsloftinu á sem orkusparanlegan hátt. Við verðum og munum í auknum mæli taka tillit til allra efna og ferla á öllum lífsferlum þeirra, sem verða að vera hringlaga fremur en línuleg, þar sem það er hægt...“.

Nýtt eldsneyti frá gervi ljóstillífun á sápukúlum
Hiti geymdur neðanjarðar til að draga úr CO2 frá byggingum

Einnig þarf að fjármagna ný rannsóknarverkefni. Hvaðan koma fjármunirnir?

„Við munum fjármagna frumkvæði okkar með „Starfsstyrknum sem við fengum frá ráði Alríkistæknistofnunarinnar og með fé úr varasjóði okkar, samtals um fimm milljónir franka. Auðvitað viljum við líka afla viðbótarfjármuna frá þriðja aðila, bæði frá opinberum aðilum og frá samstarfsaðilum okkar í iðnaði.“

Mikið er nú gert á þessu sviði, til dæmis í gegnum Coalition for Green Energy and Storage (CGES) og sameiginlegt frumkvæði ETH Domain. Eru þeir ekki allir að gera það sama?

„Öll þessi frumkvæði eru mikilvæg! CGES, aðalstarfsemi alríkistæknistofnunanna tveggja í Zürich og Lausanne ásamt Paul Scherrer stofnuninni og EMPA, fjallar um að geyma sjálfbæra orku eða umbreyta til dæmis sólarorku í efnaorkubera eins og vetni, metan eða metanól , svokallað Power-to-X ferli. Áherslan hér er MegaWatt kerfi, þ.e.a.s. stórfelld dreifing eða uppsöfnun núverandi tækni með samstarfsaðilum í iðnaði, eins og þá sem þróuð er í nálguninni sem tengist hreyfanleikasýnishorninu okkar eða á pallinum ESI (Energy System Integration, útg.) PSI sjálfs. Þrátt fyrir að það sé einhver skörun við verkefnið „Mining the Atmosphere“ erum við nú þegar að hugsa út fyrir orkuskiptin og stefnum á alveg nýtt hringlaga hagkerfi, byggt á kolefnisneikvæðum efnum.“

Stafræn umskipti og loftslagshlutleysi til að komast út úr göngunum
Í þurrka geymir ánamaðkar ekki lengur kolefni

Hvers vegna er mikilvægt fyrir Sviss að gegna brautryðjendahlutverki á þessu sviði?

„Sviss heldur áfram að vera leiðandi á alþjóðavettvangi í nýsköpun, aðallega vegna góðra rammaskilyrða. Við erum því vel í stakk búin til að þróa tækni og hugtök innan viðvarandi verkefna, beita þeim síðan og koma þeim á markað. Og þetta mun auka enn frekar alþjóðlega samkeppnishæfni svissneskra iðnaðar...“.

Martin Eichler: „16,3 milljarðar til kolefnisfanga og geymslu“
Nýstárleg skammtatækni sem byggir algjörlega á kolefni