Tanja Zimmermann: “เรากำลังพยายาม 'ทำให้เป็นรูปธรรม' พลังงาน"

แนวคิดที่เรียบง่าย แต่มีความต้องการอย่างมากในแง่เทคนิค เป็นพื้นฐานของโครงการริเริ่มการวิจัยใหม่ของ EMPA ที่เรียกว่า "การขุดบรรยากาศ"

แทนที่จะสกัดคาร์บอนจากน้ำมันเพื่อใช้เป็นพลาสติกโพลีเมอร์ ยา เส้นใย เชื้อเพลิงและผลิตภัณฑ์ที่คล้ายกัน จริงๆ แล้ว เรานึกถึงการใช้ CO2 ที่มีอยู่ในชั้นบรรยากาศมานานแล้ว

วิธีแก้ปัญหาหนึ่งอาจเป็นการใช้ "เครื่องดูดฝุ่นในบรรยากาศ" ซึ่งใช้ในการกำจัดคาร์บอนไดออกไซด์ส่วนเกินออกจากฟิล์มก๊าซที่ห่อหุ้มโลก

เพื่อจำกัดการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ เราจะต้องชดเชยไม่เพียงแต่สำหรับการปล่อยมลพิษในอนาคตเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการปล่อยมลพิษในอดีตด้วย โดยอาจโดยการรีไซเคิลคาร์บอนไดออกไซด์ส่วนเกิน

บุคคลในอุดมคติที่จะสำรวจหัวข้อนี้ด้วยคือ Tanja Zimmermann ผู้อำนวยการของ Federal Laboratories for Materials Science and Technology ซึ่งมีสำนักงานอยู่ที่ Thun, St. Gallen และ Dübendorf ในสวิตเซอร์แลนด์

เกิดที่ฮัมบูร์กเมื่อห้าสิบห้าปีที่แล้ว เธอเข้ารับตำแหน่งใหม่ในฐานะซีอีโอของ EMPA เมื่อวันที่ 2022 มิถุนายน XNUMX โดยรับช่วงต่อจาก Gian-Luca Bona ซึ่งเป็นหัวหน้าหน่วยงานวิจัยที่สำคัญของสวิสมาเกือบสิบสามปี

Tanja Zimmermann สำเร็จการศึกษาระดับปริญญาเอกจากมหาวิทยาลัยเมืองฮันเซียติค ในปี 2007 สำหรับการศึกษาเฉพาะของเขา ซึ่งเป็นพื้นฐานสำหรับการประยุกต์ใช้เซลลูโลสทางเทคนิคใหม่ๆ

ระหว่างปี 2001 ถึง 2012 เขาได้สร้างพื้นที่วิจัยแห่งแรกเกี่ยวกับนาโนคอมโพสิตเซลลูโลสทั้งที่ EMPA และในสวิตเซอร์แลนด์ ตั้งแต่ปี 2011 ถึง 2017 เธอยังรับผิดชอบห้องปฏิบัติการ EMPA สำหรับวัสดุไม้ประยุกต์อีกด้วย

ตั้งแต่ฤดูใบไม้ร่วงปี 2017 เขาเป็นสมาชิกของฝ่ายบริหารของสถาบันและรับผิดชอบแผนก Functional Materials ซึ่งมีพนักงานประมาณ 200 คนในหน่วยวิจัย XNUMX หน่วย โดยจะจัดการกับวัสดุหลากหลายประเภท ตั้งแต่วัสดุที่ทำจากไม้และเซลลูโลส ไปจนถึงซีเมนต์และยางมะตอย ตั้งแต่เซรามิกประสิทธิภาพสูงไปจนถึงเส้นใยโพลีเมอร์ ไปจนถึงส่วนประกอบสำหรับการใช้พลังงาน

ในเวลาเดียวกัน เขาได้เป็นผู้นำร่วมของสภาพแวดล้อมที่สร้างขึ้นอย่างยั่งยืนในพื้นที่มุ่งเน้นการวิจัย ซึ่งหัวข้อต่างๆ เช่น เศรษฐกิจแบบวงกลม ประสิทธิภาพของทรัพยากร และการนำกลยุทธ์ด้านพลังงานของสวิสไปใช้อย่างมีประสิทธิผล มีบทบาทสำคัญ

ในช่วงสามปีที่ผ่านมา เขายังได้สร้างพื้นที่การศึกษาด้านวัสดุศาสตร์โดยใช้คอมพิวเตอร์และข้อมูลขนาดใหญ่ร่วมกับเพื่อนร่วมงาน และด้วยความร่วมมือกับ Imperial College London ก่อตั้งศูนย์วิทยาการหุ่นยนต์สำหรับวัสดุและเทคโนโลยี EMPA

Tanja Zimmermann หัวหน้าห้องปฏิบัติการ Swiss Federal Laboratories for Materials Science and Technology อธิบายว่าทำไมเหนือสิ่งอื่นใดจึงเป็นปัญหา "น้ำ" สิ่งสำคัญที่ต้องทำเพื่อจัดการกับมัน และสิ่งที่สามารถผลิตได้จากคาร์บอนไดออกไซด์ ซึ่งเป็นเรือนกระจกทั่วไป แก๊ส.

คาร์บอนไดออกไซด์เป็นทรัพยากร และบรรยากาศเป็น... “ของฉัน”
Martin Ackermann: “การปรับตัวของสภาพอากาศเหรอ? ป้องกันตัวเอง"

การค้นหาแนวทางแก้ไขสำหรับวิกฤตสภาพภูมิอากาศและใช้บรรยากาศเป็น "เหมือง" เพื่อแยกคาร์บอนไดออกไซด์และผลิตสินค้าและวัสดุอันมีค่าจากบรรยากาศ นี่ไม่ใช่ความสำเร็จที่เลวร้าย คุณไม่กลัวที่จะไม่สามารถตอบสนองความคาดหวังได้หรือไม่?

“อันที่จริงสิ่งเหล่านี้เป็นปัญหาเร่งด่วน แม้ว่าเราจะจัดการไปถึง 'ศูนย์สุทธิ' และควบคุมการเปลี่ยนแปลงพลังงานได้ แต่ยังคงมีคาร์บอนไดออกไซด์มากเกินไปในชั้นบรรยากาศ โดยมีผลกระทบด้านลบที่เกี่ยวข้อง เช่น ธารน้ำแข็งละลาย และการเพิ่มขึ้นของปรากฏการณ์สภาพอากาศสุดขั้ว ดังนั้นจึงเป็นเรื่องสำคัญอย่างยิ่งที่จะต้องดำเนินการตั้งแต่ตอนนี้และทำหน้าที่ในส่วนของเรา ฉันรู้สึกถึงแรงจูงใจที่ยิ่งใหญ่ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในหมู่นักวิจัยรุ่นเยาว์ของเรา ในการทำงานในหัวข้อสำคัญเหล่านี้ ดังนั้นการเคารพต่องานที่เรามอบให้ตัวเอง ใช่อย่างแน่นอน กลัวว่าจะเสนอวิธีแก้ปัญหาไม่ได้ ไม่”

และห้องปฏิบัติการกลางด้านวัสดุศาสตร์และเทคโนโลยีและ EAWAG สามารถจัดการงาน Herculean นี้เพียงลำพังได้หรือไม่

“ใช่อย่างแน่นอน ฉันเห็นด้วยกับพันธมิตรและเพื่อนร่วมงานของฉันที่ EAWAG เท่านั้น เป็นเรื่องดีที่ได้ร่วมมือกับสถาบันวิทยาศาสตร์ทางน้ำและเทคโนโลยีแห่งสหพันธรัฐด้วยวิธีที่ง่ายและมีประสิทธิภาพเช่นนี้ ปัญหานั้นซับซ้อนมากจนเราสามารถแก้ไขได้ร่วมกันเท่านั้นนั่นคือกับทุกสถาบันของ Federal Polytechnics Sector แต่ยังอยู่นอกนั้นรวมถึงในระดับนานาชาติด้วย ท้ายที่สุดแล้ว ปัญหาไม่ได้หยุดอยู่ที่พรมแดน นอกจากนี้เรายังต้องให้ผู้มีอำนาจตัดสินใจจากภาคอุตสาหกรรม การบริหารภาครัฐ และการเมืองมีส่วนร่วมตั้งแต่เนิ่นๆ เพื่อสร้างโซลูชันที่มีผลกระทบอย่างแท้จริง อย่างที่ผมบอกไปตอนต้นว่าเราไม่ได้คิดเล็ก”

การดักจับและการเก็บคาร์บอน: เราควรใช้ CO2 อย่างไร?
การจับและกักเก็บ CO2: 5 กลยุทธ์บนเส้นทางสู่สุทธิเป็นศูนย์

เนื่องจากมีลักษณะเป็นห้องปฏิบัติการสำหรับเทคโนโลยีวัสดุ EMPA มีบทบาทอย่างไรในเรื่องทั้งหมดนี้

“เกี่ยวกับพลังงานที่ยั่งยืน ความขัดแย้งจะเกิดขึ้น และเราต้องชี้ให้เห็น: ในอนาคต ด้วยการขยายตัวของเซลล์แสงอาทิตย์และวิธีแก้ปัญหาอื่นที่คล้ายคลึงกัน เราจะมีพลังงานส่วนเกินในฤดูร้อน แต่จะน้อยเกินไปในฤดูหนาว เพื่อชดเชยสถานการณ์นี้ เรากำลังพยายาม 'ทำให้เป็นรูปธรรม' พลังงาน กล่าวคือ แปลงพลังงานนั้นให้เป็นตัวพาพลังงานเคมีที่สามารถจัดเก็บได้ เช่น ไฮโดรเจนหรือมีเทน โดยใช้คาร์บอนไดออกไซด์จากชั้นบรรยากาศ!”

ซึ่งนำพาเราไปสู่การสกัดบรรยากาศ…

"อย่างแน่นอน. วิสัยทัศน์ของเราคือการเปลี่ยนแปลงตนเองจากสังคมที่ปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ให้เป็นสังคมที่มีผลผูกพันกับคาร์บอนไดออกไซด์ผ่านการพัฒนาวัสดุและเทคโนโลยีที่เหมาะสม และนี่คือความจำเป็น ฉันขีดเส้นใต้อีกครั้ง เพราะแม้หลังจากการเปลี่ยนแปลงพลังงานแล้ว เรายังคงต้อง 'ทำความสะอาด' บรรยากาศของมลภาวะ CO2 ที่เราก่อขึ้นในช่วงสองร้อยปีที่ผ่านมา เพื่อหลีกเลี่ยงไม่ให้โลกเพิ่มสูงขึ้นอีก อุณหภูมิ".

ใน Blockchain ดักจับคาร์บอนไดออกไซด์และนำกลับมาใช้ใหม่
ต้นทุนของ CO2-neutral Switzerland คืออะไร?

วาระการประชุมของคุณโดยประมาณคืออะไร?

“ขณะนี้เรากำลังดำเนินการเกี่ยวกับ 'เสาหลัก' ต่างๆ บนรากฐานของแนวคิดของเรา: การสกัดคาร์บอนไดออกไซด์ การเปลี่ยนรูปทางเคมี และสุดท้ายคือเทคโนโลยีในการผลิตวัสดุที่มีมูลค่าเพิ่มสูงจากก๊าซดังกล่าว ซึ่งคาร์บอนจะเชื่อมโยงไปถึง ในระยะยาว โครงการแรกสำหรับเทคโนโลยีการปล่อยก๊าซเรือนกระจกเชิงลบ เช่น วัสดุฉนวนที่ใช้ถ่านชีวภาพ กำลังดำเนินการอยู่ที่ EMPA (วัสดุคาร์บอนที่ได้จากการย่อยสลายด้วยความร้อน ในเวลาเดียวกันมีความหลากหลายและอุดมไปด้วยระบบอะโรมาติกและแร่ธาตุ ed.) และประเภทของซีเมนต์ที่ดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์ในระหว่างกระบวนการรวมตัวแทนที่จะปล่อยออกมา ความคิดริเริ่มเพิ่มเติมคาดว่าจะเริ่มในปีหน้า เช่น ผมเองอยากจะเปิดตัวหัวข้อไม้ซึ่งอิงจากภูมิหลังของผมในฐานะนักวิจัย การหารือครั้งแรกระหว่างผู้มีส่วนได้เสียต่างๆ กำลังดำเนินอยู่ และนี่เป็นเรื่องที่น่าตื่นเต้นมากอย่างแน่นอน"

คุณตั้งใจจะตอบคำถามอะไรโดยเฉพาะ?

“จุดมุ่งเน้นของ EMPA คือการพัฒนาวัสดุที่เป็นนวัตกรรมจากคาร์บอนและเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้อง ทั้งหมดนี้ผ่านแนวทางระบบ ตัวอย่างเช่น เริ่มต้นด้วยวัสดุก่อสร้างใหม่ๆ ที่มีการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เป็นลบ เทคโนโลยีการผลิตที่เป็นนวัตกรรมเพื่อการผลิตอย่างหลังในระดับอุตสาหกรรม (แต่ยังมีวัตถุดิบอื่นๆ เช่น สำหรับอุตสาหกรรมเคมี) มีเทนที่มีประสิทธิภาพ และตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับ การเปลี่ยนคาร์บอนไดออกไซด์และไฮโดรเจนให้เป็นมีเทน รวมถึงแนวคิดใหม่ในการ 'ดูด' CO2 จากชั้นบรรยากาศด้วยวิธีที่ประหยัดพลังงานมากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ เราต้องและจะพิจารณาวัสดุและกระบวนการทั้งหมดในวงจรชีวิตทั้งหมดให้มากขึ้น ซึ่งจะต้องมีลักษณะเป็นวงกลมมากกว่าเป็นเส้นตรง หากเป็นไปได้..."

เชื้อเพลิงใหม่จากการสังเคราะห์แสงเทียมบนฟองสบู่
เก็บความร้อนไว้ใต้ดินเพื่อลด CO2 จากอาคาร

การริเริ่มการวิจัยใหม่ ๆ จำเป็นต้องได้รับการสนับสนุนด้วย เงินทุนมาจากไหน?

“เราจะสนับสนุนเงินทุนสำหรับความคิดริเริ่มของเราด้วย 'Startup Grant ที่เราได้รับจากสภาสถาบันเทคโนโลยีแห่งสหพันธรัฐ และด้วยเงินทุนจากทุนสำรองของเรา รวมประมาณห้าล้านฟรังก์ แน่นอนว่าเรายังต้องการระดมทรัพยากรเพิ่มเติมจากบุคคลที่สาม ทั้งจากหน่วยงานสาธารณะและจากพันธมิตรทางอุตสาหกรรมของเรา"

ขณะนี้มีการดำเนินการหลายอย่างในพื้นที่นี้ เช่น ผ่านแนวร่วมเพื่อพลังงานสีเขียวและการจัดเก็บ (CGES) และการริเริ่มร่วมกันของโดเมน ETH พวกเขาไม่ได้ทำสิ่งเดียวกันทั้งหมดเหรอ?

“ความคิดริเริ่มทั้งหมดนี้มีความสำคัญ! CGES ซึ่งเป็นกิจกรรมหลักของสถาบันเทคโนโลยีแห่งสหพันธรัฐสองแห่งในซูริกและโลซาน ร่วมกับสถาบัน Paul Scherrer และ EMPA เกี่ยวข้องกับการกักเก็บพลังงานที่ยั่งยืนหรือการแปลงพลังงาน เช่น พลังงานแสงอาทิตย์ไปเป็นตัวพาพลังงานเคมี เช่น ไฮโดรเจน มีเทน หรือเมทานอล กระบวนการ Power-to-X ที่เรียกว่า จุดมุ่งเน้นที่นี่คือระบบ MegaWatt เช่น การใช้งานในวงกว้างหรือการเพิ่มขนาดของเทคโนโลยีที่มีอยู่กับพันธมิตรทางอุตสาหกรรม เช่น ที่พัฒนาในแนวทางที่เชื่อมต่อกับเครื่องสาธิตการเคลื่อนที่ของเราหรือในแพลตฟอร์ม ESI (บูรณาการระบบพลังงาน, ed.) ของ PSI นั่นเอง แม้ว่าจะมีการทับซ้อนกันอยู่บ้างกับโครงการ 'การขุดบรรยากาศ' แต่เรากำลังคิดเกินกว่าการเปลี่ยนแปลงด้านพลังงาน และตั้งเป้าไปที่ระบบเศรษฐกิจหมุนเวียนใหม่ทั้งหมด โดยอิงจากวัสดุที่มีคาร์บอนเป็นลบ"

การเปลี่ยนแปลงทางดิจิทัลและความเป็นกลางทางสภาพอากาศเพื่อออกจากอุโมงค์
ในฤดูแล้ง ไส้เดือนจะไม่กักเก็บคาร์บอนอีกต่อไป

เหตุใดจึงสำคัญที่สวิตเซอร์แลนด์จะต้องมีบทบาทบุกเบิกในด้านนี้

“สวิตเซอร์แลนด์ยังคงเป็นผู้นำระดับนานาชาติในด้านนวัตกรรม โดยมีสาเหตุหลักมาจากเงื่อนไขกรอบการทำงานที่ดี ดังนั้นเราจึงอยู่ในตำแหน่งที่เหมาะสมอย่างยิ่งในการพัฒนาเทคโนโลยีและแนวคิดภายในโครงการริเริ่มที่กำลังดำเนินอยู่ จากนั้นจึงนำไปประยุกต์ใช้และนำออกสู่ตลาด และสิ่งนี้จะช่วยเพิ่มขีดความสามารถในการแข่งขันระดับนานาชาติของอุตสาหกรรมสวิสอีกด้วย..."

Martin Eichler: “16,3 พันล้านสำหรับการดักจับและกักเก็บคาร์บอน”
เทคโนโลยีควอนตัมที่เป็นนวัตกรรมใหม่ขึ้นอยู่กับคาร์บอนทั้งหมด