ტანჯა ზიმერმანი: „ჩვენ ვცდილობთ ენერგიის „მატერიალიზაციას“

მარტივი იდეა, მაგრამ ტექნიკური თვალსაზრისით უკიდურესად მომთხოვნი, არის EMPA-ს ახალი კვლევის ინიციატივის საფუძველი, სახელწოდებით "ატმოსფეროს მოპოვება".

პლასტიკური პოლიმერების, წამლების, ბოჭკოების, საწვავის და მსგავსი პროდუქტებისთვის ნავთობიდან ნახშირბადის მოპოვების ნაცვლად, რეალურად შეიძლება ვიფიქროთ CO2-ის გამოყენებაზე, რომელიც დიდი ხანია იმყოფება ატმოსფეროში.

ერთ-ერთი გამოსავალი შეიძლება იყოს ერთგვარი "ატმოსფერული მტვერსასრუტი", რომლის მეშვეობითაც ხდება ჭარბი ნახშირორჟანგის ამოღება გაზის ფილიდან, რომელიც პლანეტა დედამიწას აკრავს.

კლიმატის ცვლილების შეზღუდვის მიზნით, ჩვენ უნდა ავინაზღაუროთ არა მხოლოდ მომავალი დამაბინძურებელი გამონაბოლქვი, არამედ ისტორიული, შესაძლოა ჭარბი CO2-ის გადამუშავებით.

იდეალური ადამიანი, ვისთან ერთადაც შეისწავლის ამ თემას, არის ტანჯა ზიმერმანი, მასალების მეცნიერებისა და ტექნოლოგიების ფედერალური ლაბორატორიების დირექტორი, ოფისებით შვეიცარიაში, თუუნში, სენტ-გალენსა და დუბენდორფში.

დაიბადა ჰამბურგში ორმოცდათხუთმეტი წლის წინ, მან 2022 წლის XNUMX ივნისს EMPA-ს აღმასრულებელი დირექტორის თანამდებობა შეასრულა: მან სათავეში ჩააბარა ჯან-ლუკა ბონა, რომელიც თითქმის ცამეტი წლის განმავლობაში იყო შვეიცარიის მნიშვნელოვანი კვლევითი ორგანოს სათავეში.

ტანჯა ზიმერმანმა მიიღო დოქტორის ხარისხიჰანზატური ქალაქის უნივერსიტეტი 2007 წელს მისი სპეციფიკური კვლევებისთვის, რამაც საფუძველი მისცა ცელულოზის ახალი ტექნიკური გამოყენებისათვის.

2001-დან 2012 წლამდე მან შექმნა პირველი კვლევის არეალი ცელულოზის ნანოკომპოზიტებზე როგორც EMPA-ში, ასევე შვეიცარიაში. 2011 წლიდან 2017 წლამდე იგი ასევე პასუხისმგებელი იყო EMPA ლაბორატორიაში გამოყენებული ხის მასალებისთვის.

2017 წლის შემოდგომიდან ის არის ინსტიტუტის მენეჯმენტის წევრი და პასუხისმგებელი ფუნქციური მასალების განყოფილებაზე, რომელსაც ჰყავს დაახლოებით 200 თანამშრომელი ექვს კვლევით განყოფილებაში: ისინი საქმიანობენ უამრავ მასალასთან, დაწყებული ხის და ცელულოზის საფუძველზე ცემენტისა და ასფალტის ჩათვლით. მაღალი ხარისხის კერამიკიდან პოლიმერულ ბოჭკოებამდე, ენერგეტიკული გამოყენების კომპონენტებამდე.

ამავდროულად, მან აიღო კვლევის ფოკუსური არეალის მდგრადი გარემოს თანახელმძღვანელობა, რომელშიც მთავარ როლს თამაშობს ისეთი თემები, როგორიცაა წრიული ეკონომიკა, რესურსების ეფექტურობა და შვეიცარიის ენერგეტიკული სტრატეგიის ეფექტური განხორციელება.

ბოლო სამი წლის განმავლობაში, კოლეგებთან ერთად, მან ასევე შექმნა მასალების მეცნიერების კვლევის არეალი კომპიუტერებზე და დიდ მონაცემებზე დაფუძნებული და ლონდონის იმპერიულ კოლეჯთან თანამშრომლობით დააარსა რობოტიკის ცენტრი EMPA მასალებისა და ტექნოლოგიებისთვის.

ტანჯა ზიმერმანი, შვეიცარიის მასალების მეცნიერებისა და ტექნოლოგიების ფედერალური ლაბორატორიების ხელმძღვანელი, განმარტავს, თუ რატომ არის ეს უპირველეს ყოვლისა „წყლის“ პრობლემა, რა არის აუცილებელი ამის გასაკეთებლად და რა შეიძლება წარმოიქმნას ნახშირორჟანგისგან, ტიპიური სათბურისგან. გაზი.

ნახშირორჟანგი არის რესურსი და ატმოსფერო მისი… "ჩემი"
მარტინ აკერმანი: „კლიმატის ადაპტაცია? Დაიცავი შენი თავი"

კლიმატის კრიზისიდან გამოსავლის პოვნა და ატმოსფეროს ერთგვარი „მაღაროს“ გამოყენება ნახშირორჟანგის ამოსაღებად და მისგან ძვირფასი საქონლისა და მასალების წარმოებისთვის: ეს არავითარი შედეგი არ არის. არ გეშინიათ მოლოდინის ვერ გაამართლოთ?

„ეს მართლაც გადაუდებელი პრობლემებია. მაშინაც კი, თუ ჩვენ მოვახერხეთ „წმინდა ნულის“ მიღწევა და ენერგეტიკული გადასვლის ათვისება, ატმოსფეროში მაინც არის ძალიან ბევრი CO2, მასთან დაკავშირებული უარყოფითი შედეგებით, როგორიცაა მყინვარების დნობა და ექსტრემალური ამინდის ფენომენების ზრდა. ამიტომ, ძალზე მნიშვნელოვანია ვიმოქმედოთ ახლა და გავაკეთოთ ჩვენი ნაწილი. მე ვგრძნობ დიდ მოტივაციას, განსაკუთრებით ჩვენს ახალგაზრდა მკვლევარებს შორის, რომ ვიმუშაოთ ამ მნიშვნელოვან თემებზე. ასე რომ, პატივისცემა იმ დავალების მიმართ, რომელიც საკუთარ თავს დავაკისრეთ, აბსოლუტურად დიახ; შიში იმისა, რომ ვერ შევძლებთ გადაწყვეტილებების შეთავაზებას, არა“.

და შეუძლიათ თუ არა მასალების მეცნიერებისა და ტექნოლოგიების ფედერალური ლაბორატორია და EAWAG მარტო გაუმკლავდნენ ამ ჰერკულეს ამოცანას?

"Რათქმაუნდა დიახ. მე შემიძლია დავეთანხმო მხოლოდ ჩემს პარტნიორებსა და კოლეგებს EAWAG-ში. შესანიშნავია წყლის მეცნიერებისა და ტექნოლოგიების ფედერალურ ინსტიტუტთან თანამშრომლობა ასეთი მარტივი და ეფექტური გზით. პრობლემა იმდენად კომპლექსურია, რომ მისი გადაჭრა მხოლოდ ერთად შეგვიძლია, ანუ ფედერალური პოლიტექნიკური სექტორის ყველა ინსტიტუტთან, მაგრამ ასევე მის ფარგლებს გარეთ, მათ შორის საერთაშორისო დონეზე. ბოლოს და ბოლოს, პრობლემა საზღვრებზე არ ჩერდება. ჩვენ ასევე უნდა ჩავრთოთ გადაწყვეტილების მიმღებები ინდუსტრიიდან, საჯარო ადმინისტრაციიდან და პოლიტიკიდან, რათა მივიღოთ რეალური ზემოქმედების მქონე გადაწყვეტილებები. როგორც დასაწყისში ვთქვი, ჩვენ არ ვფიქრობთ პატარაზე“.

ნახშირბადის აღება და შენახვა: როგორ გამოვიყენოთ CO2?
CO2-ის დაჭერა და შენახვა: 5 სტრატეგია წმინდა ნულისკენ მიმავალ გზაზე

მასალის ტექნოლოგიის ლაბორატორიის ბუნებიდან გამომდინარე, რა როლი აქვს EMPA-ს ამ ყველაფერში?

„მდგრად ენერგიასთან დაკავშირებით პარადოქსი იქნება და უნდა აღვნიშნოთ: მომავალში, ფოტოელექტროსადგურების და სხვა მსგავსი გადაწყვეტილებების გაფართოებით, ზაფხულში ზედმეტი ენერგია გვექნება, ზამთარში კი ძალიან ცოტა. ამ სიტუაციის კომპენსაციის მიზნით, ჩვენ ვცდილობთ ენერგიის „მატერიალიზაციას“, ანუ გარდაქმნას შესანახად ქიმიურ ენერგიის მატარებლად, როგორიცაა წყალბადი ან მეთანი, ატმოსფეროდან CO2-ის გამოყენებით!“.

რაც ატმოსფეროს ამოღებამდე მიგვიყვანს...

„ზუსტად. ჩვენი ხედვაა გადავიყვანოთ CO2-ის გამომსხივებელი საზოგადოება ნახშირორჟანგის დამაკავშირებელ საზოგადოებად შესაბამისი მასალებისა და ტექნოლოგიების შემუშავების გზით. და ეს არის აუცილებლობა, კიდევ ერთხელ ხაზგასმით აღვნიშნავ, რადგან ენერგეტიკული გადასვლის შემდეგაც კი კვლავ მოგვიწევს ატმოსფეროს "გაწმენდა" CO2 დაბინძურებისგან, რომელიც ჩვენ გამოვიწვიეთ ბოლო ორასი წლის განმავლობაში, რათა თავიდან ავიცილოთ დედამიწის შემდგომი მატება. ტემპერატურა".

ბლოკჩეინში ნახშირორჟანგის დაჭერა და ხელახალი გამოყენება
რა დაჯდება CO2-ზე ნეიტრალური შვეიცარია?

როგორია თქვენი სავარაუდო დღის წესრიგი?

„ჩვენ ამჟამად ვმუშაობთ სხვადასხვა „სვეტებზე“, ჩვენი კონცეფციის საფუძვლებზე: CO2-ის მოპოვება, მისი ქიმიური გარდაქმნა და, ბოლოს, მისგან მაღალი დამატებული ღირებულების მასალების წარმოების ტექნოლოგიები, რომელთანაც ნახშირბადი იქნება დაკავშირებული. გრძელვადიან პერსპექტივამდე. უარყოფითი ემისიების ტექნოლოგიების პირველი პროექტები, როგორიცაა ბიოქარზე დაფუძნებული საიზოლაციო მასალები, უკვე მიმდინარეობს EMPA-ში. (თერმული დეგრადაციის შედეგად მიღებული ნახშირბადოვანი მასალა, ამავე დროს ჰეტეროგენული და მდიდარია არომატული და მინერალური სისტემებით, რედ.) და ცემენტის ტიპები, რომლებიც შთანთქავს CO2-ს კონსოლიდაციის პროცესში, ვიდრე გამოყოფს მას. შემდგომი ინიციატივები მომავალ წელს დაიწყება. მაგალითად, მე თვითონ მინდა წამოვიწყო ხის თემა, რომელიც დაფუძნებულია ჩემს, როგორც მკვლევარის გამოცდილებაზე. პირველი დისკუსიები სხვადასხვა დაინტერესებულ მხარეებს შორის მიმდინარეობს და ეს, რა თქმა უნდა, ძალიან საინტერესოა“.

რა კონკრეტულ კითხვებზე აპირებთ პასუხის გაცემას?

„EMPA-ს ყურადღება გამახვილებულია ნახშირბადზე დაფუძნებული ინოვაციური მასალების და მასთან დაკავშირებული ტექნოლოგიების განვითარებაზე, ყველა სისტემური მიდგომების მეშვეობით. დასაწყისისთვის, მაგალითად, არის ახალი სამშენებლო მასალები ნახშირორჟანგის უარყოფითი კვალით, ინოვაციური წარმოების ტექნოლოგიები ამ უკანასკნელის სამრეწველო მასშტაბის წარმოებისთვის (მაგრამ ასევე სხვა ნედლეულის, მაგალითად, ქიმიური მრეწველობისთვის), ეფექტური მეთანაცია და კატალიზატორები. ნახშირორჟანგისა და წყალბადის მეთანად გადაქცევა, ასევე ახალი კონცეფციები ატმოსფეროდან CO2-ის „შეწოვის“ ყველაზე ენერგოეფექტური გზით. ჩვენ სულ უფრო მეტად უნდა გავითვალისწინოთ ყველა მასალა და პროცესი მთელი მათი სასიცოცხლო ციკლის განმავლობაში, რომელიც უნდა იყოს წრიული და არა წრფივი, სადაც ეს შესაძლებელია...”.

ახალი საწვავი ხელოვნური ფოტოსინთეზიდან საპნის ბუშტებზე
სითბო ინახება მიწისქვეშა შენობებისგან CO2-ის შესამცირებლად

ასევე საჭიროა ახალი კვლევის ინიციატივების დაფინანსება. საიდან მოდის თანხები?

„ჩვენ დავაფინანსებთ ჩვენს ინიციატივას „სტარტაპ გრანტით, რომელიც მივიღეთ ფედერალური ტექნოლოგიური ინსტიტუტების საბჭოსგან და ჩვენი რეზერვიდან მიღებული სახსრებით, ჯამში დაახლოებით ხუთი მილიონი ფრანკი. რა თქმა უნდა, ჩვენ ასევე გვსურს დამატებითი რესურსების მოზიდვა მესამე მხარისგან, როგორც საჯარო უწყებებიდან, ასევე ჩვენი სამრეწველო პარტნიორებისგან“.

ამჟამად ბევრი რამ კეთდება ამ სფეროში, მაგალითად, მწვანე ენერგიისა და შენახვის კოალიციის (CGES) და ETH დომენის ერთობლივი ინიციატივების მეშვეობით. ყველა ერთსა და იმავეს არ აკეთებენ?

„ყველა ეს ინიციატივა მნიშვნელოვანია! CGES, ციურიხისა და ლოზანის ორი ფედერალური ტექნოლოგიური ინსტიტუტის ძირითადი საქმიანობა, პოლ შერერის ინსტიტუტთან და EMPA-სთან ერთად, ეხება მდგრადი ენერგიის შენახვას ან, მაგალითად, მზის ენერგიის გადაქცევას ქიმიურ ენერგიის მატარებლებად, როგორიცაა წყალბადი, მეთანი ან მეთანოლი. , ე.წ Power-to-X პროცესი. აქ ყურადღება გამახვილებულია MegaWatt სისტემებზე, ანუ არსებული ტექნოლოგიების ფართომასშტაბიანი დანერგვა ან განახლება ინდუსტრიულ პარტნიორებთან, როგორიცაა ისეთები, რომლებიც შემუშავებულია ჩვენს მობილურობის დემონსტრატორთან ან პლატფორმაზე მიდგომით. ESI (ენერგეტიკული სისტემის ინტეგრაცია, რედ.) თავად PSI-ს. მიუხედავად იმისა, რომ „ატმოსფეროს მოპოვება“ პროექტთან არის გარკვეული გადახურვა, ჩვენ უკვე ვფიქრობთ ენერგეტიკული გადასვლის მიღმა და მიზნად ისახავს სრულიად ახალი წრიული ეკონომიკის სისტემას, რომელიც დაფუძნებულია ნახშირბად-უარყოფით მასალებზე“.

ციფრული გადასვლა და კლიმატის ნეიტრალიტეტი გვირაბიდან გასასვლელად
გვალვის დროს მიწის ჭიები აღარ ინახავენ ნახშირბადს

რატომ არის მნიშვნელოვანი შვეიცარიისთვის პიონერული როლის შესრულება ამ სფეროში?

„შვეიცარია აგრძელებს საერთაშორისო ლიდერის პოზიციას ინოვაციებში, ძირითადად კარგი ჩარჩო პირობების გამო. ამიტომ, ჩვენ იდეალურ მდგომარეობაში ვართ იმისთვის, რომ განვავითაროთ ტექნოლოგიები და კონცეფციები მიმდინარე ინიციატივების ფარგლებში, შემდეგ გამოვიყენოთ ისინი და გამოვიტანოთ ისინი ბაზარზე. და ეს კიდევ უფრო გაზრდის შვეიცარიის ინდუსტრიის საერთაშორისო კონკურენტუნარიანობას...“.

მარტინ ეიხლერი: "16,3 მილიარდი ნახშირბადის დაჭერისა და შენახვისთვის"
ინოვაციური კვანტური ტექნოლოგია, რომელიც მთლიანად დაფუძნებულია ნახშირბადზე