Tanja Zimmermann: “Chúng tôi đang cố gắng 'hiện thực hóa' năng lượng"

Một ý tưởng đơn giản nhưng cực kỳ khắt khe về mặt kỹ thuật, là nền tảng của sáng kiến ​​nghiên cứu mới của EMPA mang tên “Khai thác khí quyển”.

Thay vì chiết xuất carbon từ dầu để sản xuất polyme nhựa, thuốc, sợi, nhiên liệu và các sản phẩm tương tự, trên thực tế người ta có thể nghĩ đến việc sử dụng CO2 đã có từ lâu trong khí quyển.

Một giải pháp có thể là một loại "máy hút bụi khí quyển", qua đó loại bỏ lượng carbon dioxide dư thừa khỏi màng khí bao bọc hành tinh Trái đất.

Để hạn chế biến đổi khí hậu, chúng ta phải bù đắp không chỉ lượng khí thải gây ô nhiễm trong tương lai mà còn cả lượng khí thải trong quá khứ, có thể bằng cách tái chế lượng CO2 dư thừa.

Người lý tưởng để cùng khám phá chủ đề này là Tanja Zimmermann, Giám đốc Phòng thí nghiệm Khoa học và Công nghệ Vật liệu Liên bang, có văn phòng đặt tại Thun, St. Gallen và Dübendorf ở Thụy Sĩ.

Sinh ra ở Hamburg cách đây 2022 năm, bà đảm nhận vai trò mới là Giám đốc điều hành của EMPA vào ngày XNUMX tháng XNUMX năm XNUMX: bà tiếp quản Gian-Luca Bona, người đã lãnh đạo cơ quan nghiên cứu quan trọng của Thụy Sĩ trong gần XNUMX năm.

Tanja Zimmermann nhận bằng Tiến sĩ tạiĐại học thành phố Hanseatic vào năm 2007 cho những nghiên cứu cụ thể của ông, cung cấp cơ sở cho các ứng dụng kỹ thuật mới về cellulose.

Từ năm 2001 đến năm 2012, ông đã thành lập khu vực nghiên cứu đầu tiên về vật liệu nano cellulose ở cả EMPA và Thụy Sĩ. Từ năm 2011 đến năm 2017, bà cũng chịu trách nhiệm về phòng thí nghiệm EMPA về vật liệu gỗ ứng dụng.

Kể từ mùa thu năm 2017, ông là thành viên ban quản lý của viện và chịu trách nhiệm về Phòng Vật liệu Chức năng, có khoảng 200 nhân viên ở sáu đơn vị nghiên cứu: họ xử lý vô số vật liệu, từ những vật liệu làm từ gỗ và xenlulo đến xi măng và nhựa đường, từ gốm sứ hiệu suất cao đến sợi polyme, cho đến các linh kiện cho ứng dụng năng lượng.

Đồng thời, ông đảm nhận vai trò đồng lãnh đạo Khu vực Trọng tâm Nghiên cứu Môi trường Xây dựng Bền vững, trong đó các chủ đề như nền kinh tế tuần hoàn, hiệu quả sử dụng tài nguyên và thực hiện hiệu quả chiến lược năng lượng của Thụy Sĩ đóng vai trò trung tâm.

Trong ba năm qua, cùng với các đồng nghiệp của mình, anh cũng đã tạo ra một lĩnh vực nghiên cứu khoa học vật liệu dựa trên máy tính và dữ liệu lớn, đồng thời cộng tác với Imperial College London, thành lập Trung tâm Robotics về Vật liệu và Công nghệ EMPA.

Tanja Zimmermann, người đứng đầu Phòng thí nghiệm Khoa học và Công nghệ Vật liệu Liên bang Thụy Sĩ, giải thích tại sao vấn đề trên hết là "nước", những gì cần thiết phải làm để giải quyết nó và những gì có thể được sản xuất từ ​​carbon dioxide, một nhà kính điển hình khí ga.

Carbon dioxide là một nguồn tài nguyên và bầu không khí là… “của tôi”
Martin Ackermann: “Thích ứng với khí hậu? Tự bảo vệ mình"

Tìm kiếm giải pháp cho cuộc khủng hoảng khí hậu và sử dụng bầu khí quyển như một loại “mỏ” để chiết xuất CO2 và sản xuất hàng hóa cũng như vật liệu quý giá từ nó: đây không phải là một kỳ công tầm thường. Bạn không sợ không thể đáp ứng được mong đợi sao?

“Quả thực đây là những vấn đề cấp bách. Ngay cả khi chúng ta cố gắng đạt được 'số 2 ròng' và làm chủ quá trình chuyển đổi năng lượng, thì vẫn có quá nhiều COXNUMX trong khí quyển, với những hậu quả tiêu cực liên quan, chẳng hạn như băng tan và sự gia tăng các hiện tượng thời tiết khắc nghiệt. Do đó, điều cực kỳ quan trọng là phải hành động ngay bây giờ và thực hiện phần việc của mình. Tôi cảm nhận được động lực to lớn, đặc biệt là ở các nhà nghiên cứu trẻ của chúng tôi, để nghiên cứu những chủ đề quan trọng này. Vì vậy, hãy tôn trọng nhiệm vụ mà chúng ta đã tự giao cho mình, hoàn toàn có; sợ không đưa ra được giải pháp thì không”.

Và liệu Phòng thí nghiệm Khoa học và Công nghệ Vật liệu Liên bang và EAWAG có thể một mình xử lý nhiệm vụ Herculean này không?

"Hoàn toàn đồng ý. Tôi chỉ có thể đồng ý với các đối tác và đồng nghiệp của mình tại EAWAG. Thật tuyệt vời khi được hợp tác với Viện Khoa học và Công nghệ Thủy sản Liên bang một cách đơn giản và hiệu quả như vậy. Vấn đề phức tạp đến mức chúng ta chỉ có thể giải quyết nó cùng nhau, nghĩa là với tất cả các tổ chức của Ngành Bách khoa Liên bang, mà còn ở bên ngoài nó, kể cả ở cấp độ quốc tế. Suy cho cùng, vấn đề không dừng lại ở biên giới. Chúng ta cũng cần sớm có sự tham gia của những người ra quyết định từ ngành công nghiệp, hành chính công và chính trị để tạo ra các giải pháp có tác động thực sự. Như tôi đã nói lúc đầu, chúng tôi không hề suy nghĩ nhỏ mọn.”

Thu hồi và lưu trữ carbon: chúng ta nên sử dụng CO2 như thế nào?
Thu giữ và lưu trữ CO2: 5 chiến lược trên con đường đạt đến con số XNUMX ròng

Do tính chất của nó là một phòng thí nghiệm về công nghệ vật liệu, vai trò của EMPA trong tất cả những điều này là gì?

“Về năng lượng bền vững, một nghịch lý sẽ xảy ra và chúng ta phải chỉ ra: trong tương lai, với việc mở rộng quang điện và các giải pháp tương tự khác, chúng ta sẽ dư thừa năng lượng vào mùa hè, nhưng lại quá ít vào mùa đông. Để bù đắp cho tình trạng này, chúng tôi đang cố gắng 'hiện thực hóa' năng lượng, tức là chuyển nó thành các chất mang năng lượng hóa học có thể lưu trữ, chẳng hạn như hydro hoặc metan, sử dụng CO2 từ khí quyển!”.

Điều này đưa chúng ta đến việc khai thác bầu khí quyển…

"Chính xác. Tầm nhìn của chúng tôi là biến đổi bản thân từ một xã hội phát thải CO2 thành một xã hội gắn kết carbon dioxide thông qua việc phát triển các vật liệu và công nghệ phù hợp. Và đây là điều cần thiết, tôi nhấn mạnh một lần nữa, bởi vì ngay cả sau quá trình chuyển đổi năng lượng, chúng ta vẫn sẽ phải 'làm sạch' bầu không khí ô nhiễm CO2 mà chúng ta đã gây ra trong hai trăm năm qua để tránh sự gia tăng hơn nữa lượng khí thải trên trái đất. nhiệt độ".

Trong Blockchain thu hồi và tái sử dụng carbon dioxide
Chi phí của một Thụy Sĩ trung hòa CO2 là bao nhiêu?

Chương trình nghị sự gần đúng của bạn là gì?

“Chúng tôi hiện đang nghiên cứu các 'trụ cột' khác nhau, trên nền tảng của khái niệm của chúng tôi: khai thác CO2, chuyển đổi hóa học của nó và cuối cùng là các công nghệ sản xuất vật liệu có giá trị gia tăng cao từ COXNUMX mà carbon sẽ được liên kết. đến lâu dài. Các dự án đầu tiên về công nghệ phát thải âm, chẳng hạn như vật liệu cách nhiệt dựa trên than sinh học, đã được triển khai tại EMPA (một vật liệu cacbon thu được bằng cách phân hủy nhiệt, đồng thời không đồng nhất và giàu hệ thống thơm và khoáng chất, ed.) và các loại xi măng hấp thụ CO2 trong quá trình cố kết thay vì thải ra. Các sáng kiến ​​tiếp theo dự kiến ​​sẽ được triển khai vào năm tới. Ví dụ, bản thân tôi muốn đưa ra chủ đề về gỗ, dựa trên nền tảng là một nhà nghiên cứu của tôi. Các cuộc thảo luận đầu tiên giữa các bên quan tâm khác nhau đang được tiến hành và điều này chắc chắn rất thú vị."

Bạn dự định trả lời những câu hỏi cụ thể nào?

“Trọng tâm của EMPA là phát triển các vật liệu dựa trên carbon tiên tiến và các công nghệ liên quan, tất cả đều thông qua các phương pháp tiếp cận hệ thống. Ví dụ, để bắt đầu, có những vật liệu xây dựng mới có lượng khí thải CO2 âm, các công nghệ sản xuất tiên tiến để sản xuất vật liệu này ở quy mô công nghiệp (cũng như các nguyên liệu thô khác, chẳng hạn như cho ngành công nghiệp hóa chất), quá trình metan hóa hiệu quả và các chất xúc tác cho chuyển đổi carbon dioxide và hydro thành metan, cũng như các khái niệm mới về 'hút' CO2 từ khí quyển theo cách tiết kiệm năng lượng nhất có thể. Chúng ta phải và sẽ ngày càng xem xét tất cả các vật liệu và quy trình trong toàn bộ vòng đời của chúng, phải theo vòng tròn chứ không phải tuyến tính, nếu có thể...".

Nhiên liệu mới từ quang hợp nhân tạo trên bong bóng xà phòng
Nhiệt được lưu trữ dưới lòng đất để giảm CO2 từ các tòa nhà

Các sáng kiến ​​nghiên cứu mới cũng cần được tài trợ. Nguồn vốn đến từ đâu?

“Chúng tôi sẽ tài trợ cho sáng kiến ​​của mình bằng 'Khoản tài trợ khởi nghiệp mà chúng tôi nhận được từ Hội đồng Viện Công nghệ Liên bang và bằng nguồn vốn dự trữ của chúng tôi, tổng cộng khoảng năm triệu franc. Tất nhiên, chúng tôi cũng muốn huy động thêm nguồn lực từ các bên thứ ba, cả từ các cơ quan công quyền và từ các đối tác công nghiệp của chúng tôi.”

Rất nhiều điều hiện đang được thực hiện trong lĩnh vực này, chẳng hạn như thông qua Liên minh Năng lượng xanh và Lưu trữ (CGES) và các sáng kiến ​​chung của Miền ETH. Không phải tất cả họ đều làm điều tương tự sao?

“Tất cả những sáng kiến ​​này đều quan trọng! CGES, một hoạt động chính của hai Viện Công nghệ Liên bang ở Zurich và Lausanne cùng với Viện Paul Scherrer và EMPA, liên quan đến việc lưu trữ năng lượng bền vững hoặc chuyển đổi, ví dụ, năng lượng mặt trời thành các chất mang năng lượng hóa học như hydro, metan hoặc metanol , cái gọi là quy trình Power-to-X. Trọng tâm ở đây là các hệ thống MegaWatt, tức là triển khai hoặc nâng cấp quy mô lớn các công nghệ hiện có với các đối tác công nghiệp, chẳng hạn như các công nghệ được phát triển theo cách tiếp cận kết nối với thiết bị trình diễn di động của chúng tôi hoặc trong nền tảng ESI (Tích hợp hệ thống năng lượng, ed.) của chính PSI. Mặc dù có một số điểm trùng lặp với dự án 'Khai thác khí quyển', nhưng chúng tôi đã nghĩ xa hơn về việc chuyển đổi năng lượng và hướng tới một hệ thống kinh tế tuần hoàn hoàn toàn mới, dựa trên các vật liệu có lượng carbon âm.”

Chuyển đổi kỹ thuật số và trung hòa khí hậu để ra khỏi đường hầm
Trong hạn hán, giun đất không còn lưu trữ carbon

Tại sao việc Thụy Sĩ đóng vai trò tiên phong trong lĩnh vực này lại quan trọng?

“Thụy Sĩ tiếp tục là quốc gia dẫn đầu quốc tế về đổi mới, chủ yếu nhờ các điều kiện khuôn khổ tốt. Do đó, chúng tôi có vị trí lý tưởng để phát triển các công nghệ và ý tưởng trong các sáng kiến ​​đang diễn ra, sau đó áp dụng chúng và đưa chúng ra thị trường. Và điều này sẽ làm tăng thêm khả năng cạnh tranh quốc tế của ngành công nghiệp Thụy Sĩ...".

Martin Eichler: “16,3 tỷ USD để thu hồi và lưu trữ carbon”
Một công nghệ lượng tử sáng tạo hoàn toàn dựa trên carbon