Tanja Zimmermann：“我們正在努力‘物質化’能源”
聯邦材料科學與技術實驗室主任與 EAWAG 參與「開採大氣」項目
EMPA 名為「開採大氣」的新研究計畫的基礎是一個簡單的想法，但在技術方面要求極高。
事實上，人們可以考慮利用大氣中長期存在的二氧化碳，而不是從石油中提取碳來生產塑膠聚合物、藥物、纖維、燃料和類似產品。
一種解決方案可能是一種“大氣真空吸塵器”，透過它從包裹地球的氣體膜中去除多餘的二氧化碳。
為了限制氣候變化，我們不僅必須補償未來的污染排放，還必須補償歷史排放，可能透過回收多餘的二氧化碳來補償。
探索此主題的理想人選是聯邦材料科學與技術實驗室主任 Tanja Zimmermann，該實驗室在瑞士圖恩、聖加侖和杜本多夫設有辦事處。
她2022 年前出生於漢堡，於XNUMX 年XNUMX 月XNUMX 日接任EMPA 執行長的新職務：她接替吉安-盧卡·博納(Gian-Luca Bona)，後者執掌這家重要的瑞士研究機構近XNUMX 年。
Tanja Zimmermann 獲得博士學位漢薩城市大學 2007年，他的具體研究為纖維素的新技術應用提供了基礎。
2001 年至 2012 年間，他在 EMPA 和瑞士創建了第一個纖維素奈米複合材料研究領域。 2011年至2017年，她也負責EMPA應用木質材料實驗室。
自2017 年秋季以來，他一直是該研究所的管理層成員，負責功能材料部門，該部門在六個研究單位擁有約200 名員工：他們處理多種材料，從基於木材和纖維素的材料到水泥和瀝青，從高性能陶瓷到聚合物纖維，再到能源應用組件。
同時，他接管了永續建築環境研究重點領域的共同領導，其中循環經濟、資源效率和瑞士能源策略的有效實施等主題發揮核心作用。
在過去的三年裡，他還與同事們一起創建了基於電腦和大數據的材料科學研究領域，並與倫敦帝國學院合作建立了EMPA材料與技術機器人中心。
瑞士聯邦材料科學與技術實驗室負責人 Tanja Zimmermann 解釋了為什麼這首先是一個「水」問題、解決這個問題的必要措施以及二氧化碳（一種典型的溫室氣體）可以產生什麼氣體。
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尋找氣候危機的解決方案並利用大氣作為一種「礦井」來提取二氧化碳並從中生產珍貴的商品和材料：這絕非易事。你就不怕達不到期望嗎？
「確實，這些都是緊迫的問題。即使我們設法實現「淨零」並掌握能源轉型，大氣中仍然存在過多的二氧化碳，並帶來相關的負面後果，例如冰川融化和極端天氣現象增加。因此，現在就採取行動並盡我們的一份力量極為重要。我感到巨大的動力，尤其是我們年輕的研究人員，致力於研究這些重要的主題。因此，尊重我們賦予自己的任務，絕對是的；擔心無法提供解決方案，否」。
聯邦材料科學與技術實驗室和 EAWAG 能否獨自完成這項艱鉅的任務？
“絕對沒錯。我只能同意 EAWAG 的合作夥伴和同事的觀點。能夠以如此簡單且有效率的方式與聯邦水產科學技術研究所合作真是太好了。這個問題非常複雜，我們只能與聯邦理工學院的所有機構一起解決，但也必須與聯邦理工學院以外的機構一起解決，包括在國際層面上。畢竟，問題不止於邊界。我們還需要儘早讓工業界、公共行政部門和政界的決策者參與進來，以便制定具有真正影響力的解決方案。正如我一開始所說，我們的想法並不小。”
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由於其作為材料技術實驗室的性質，EMPA 在這一切中扮演什麼角色？
「關於永續能源，將會出現一個悖論，我們必須指出：未來，隨著光伏發電和其他類似解決方案的擴展，我們將在夏季擁有過剩的能源，但在冬季卻太少。為了彌補這種情況，我們正在嘗試將能源“物化”，即利用大氣中的二氧化碳將其轉化為可儲存的化學能源載體，例如氫氣或甲烷！”。
這給我們帶來了大氣的提取…
「確切地。我們的願景是透過開發適當的材料和技術，將我們從二氧化碳排放社會轉變為二氧化碳約束社會。我再次強調，這是必要的，因為即使在能源轉型之後，我們仍然必須「清除」大氣中過去 2 年造成的二氧化碳污染，以避免地球溫度進一步上升。溫度」。
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您的大致議程是什麼？
「我們目前正在研究我們概念的各個『支柱』：二氧化碳的提取、化學轉化，以及最終從中生產高附加價值材料的技術，碳將與這些材料相連長期來看。第一個負排放技術專案（例如基於生物炭的絕緣材料）已在 EMPA 進行 （透過熱降解獲得的碳質材料，同時具有異質性且富含芳香族和礦物系統，編輯） 以及在固結過程中吸收二氧化碳而非釋放二氧化碳的水泥種類。預計明年將啟動更多措施。例如，我自己想推出「木材」這個主題，這是基於我作為研究員的背景。各相關方之間的首次討論正在進行中，這無疑非常令人興奮。”
您打算回答哪些具體問題？
「EMPA 的重點是透過系統方法開發創新碳基材料和相關技術。例如，首先，有負二氧化碳足跡的新型建築材料、工業規模生產後者的創新生產技術（還有其他原材料，例如用於化學工業的原材料）、高效的甲烷化和催化劑。將二氧化碳和氫氣轉化為甲烷，以及以盡可能節能的方式從大氣中「吸收」二氧化碳的新概念。我們必須並且將會越來越多地考慮所有材料和工藝的整個生命週期，在可能的情況下，它們必須是循環的而不是線性的…」。
新的研究計劃也需要資金。資金從哪裡來？
「我們將透過從聯邦理工學院理事會收到的『啟動補助金』和我們的儲備金來資助我們的計劃，總計約 500 萬法郎。當然，我們也希望從第三方（包括公共機構和我們的工業合作夥伴）籌集更多資源。”
目前，該領域正在進行大量工作，例如透過綠色能源和儲存聯盟 (CGES) 以及 ETH Domain 的聯合倡議。他們不都在做同樣的事情嗎？
「所有這些舉措都很重要！ CGES 是蘇黎世和洛桑兩所聯邦理工學院以及 Paul Scherrer 研究所和 EMPA 的一項主要活動，涉及存儲可持續能源或將太陽能等轉化為化學能源載體，如氫、甲烷或甲醇，即所謂的Power- to-X 過程。這裡的重點是兆瓦系統，即與工業合作夥伴大規模部署或升級現有技術，例如透過與我們的行動演示器或平台連接的方法開發的技術 ESI（能源系統集成，編輯） PSI 本身。儘管與‘開採大氣’項目有一些重疊，但我們已經在思考能源轉型之外的問題，並致力於建立一個基於負碳材料的全新循環經濟系統。”
為什麼瑞士在這領域發揮先鋒作用很重要？
「瑞士在創新方面繼續處於國際領先地位，這主要歸功於良好的框架條件。因此，我們處於理想的位置，可以在持續的計劃中開發技術和概念，然後應用它們並將其推向市場。而這將進一步提高瑞士工業的國際競爭力…」。
EMPA、EAWAG、WSL和PSI：瑞士四大研究所（英文）
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