Tanja Zimmermann: “Estamos tentando 'materializar' a energia"

Uma ideia simples, mas extremamente exigente em termos técnicos, está na base da nova iniciativa de investigação da EMPA denominada “Mining the Atmosphere”.

Em vez de extrair carbono do petróleo para polímeros plásticos, medicamentos, fibras, combustíveis e produtos similares, pode-se de facto pensar em utilizar o CO2 que está presente há muito tempo na atmosfera.

Uma solução poderia ser uma espécie de “aspirador atmosférico”, através do qual retirar o excesso de dióxido de carbono da película de gás que envolve o planeta Terra.

Para limitar as alterações climáticas, temos de compensar não só as emissões poluentes futuras, mas também as históricas, possivelmente através da reciclagem do excesso de CO2.

A pessoa ideal para explorar este tópico é Tanja Zimmermann, Diretora dos Laboratórios Federais de Ciência e Tecnologia de Materiais, com escritórios localizados em Thun, St. Gallen e Dübendorf, na Suíça.

Nascida em Hamburgo há cinquenta e cinco anos, assumiu a sua nova função como CEO da EMPA em 2022 de junho de XNUMX: substituiu Gian-Luca Bona, que esteve à frente do importante organismo de investigação suíço durante quase treze anos.

Tanja Zimmermann recebeu seu doutorado pelaUniversidade da Cidade Hanseática em 2007 por seus estudos específicos, que serviram de base para novas aplicações técnicas da celulose.

Entre 2001 e 2012 criou a primeira área de investigação em nanocompósitos de celulose tanto na EMPA como na Suíça. De 2011 a 2017 foi também responsável pelo laboratório EMPA de materiais aplicados de madeira.

Desde o outono de 2017 é membro da direção do instituto e responsável pelo Departamento de Materiais Funcionais, que conta com cerca de 200 funcionários em seis unidades de investigação: lidam com uma infinidade de materiais, desde os à base de madeira e celulose até cimento e asfalto, desde cerâmicas de alto desempenho até fibras poliméricas, até componentes para aplicações energéticas.

Ao mesmo tempo, assumiu a co-liderança da Área de Foco de Pesquisa Ambiente Construído Sustentável, na qual temas como a economia circular, a eficiência de recursos e a implementação eficaz da estratégia energética suíça desempenham um papel central.

Nos últimos três anos, juntamente com os seus colegas, criou também uma área de estudo para ciência dos materiais baseada em computadores e big data e, em colaboração com o Imperial College London, fundou o Centro de Robótica para Materiais e Tecnologia EMPA.

Tanja Zimmermann, à frente dos Laboratórios Federais Suíços de Ciência e Tecnologia de Materiais, explica por que é acima de tudo um problema de “água”, o que é essencial fazer para lidar com ele e o que pode ser produzido a partir do dióxido de carbono, um típico efeito estufa gás.

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Encontrar soluções para a crise climática e utilizar a atmosfera como uma espécie de “mina” para extrair CO2 e produzir bens e materiais preciosos: não é tarefa fácil. Você não tem medo de não conseguir atender às expectativas?

“Na verdade, estes são problemas urgentes. Mesmo que consigamos atingir o «zero líquido» e dominar a transição energética, ainda há demasiado CO2 na atmosfera, com as consequências negativas que lhe estão associadas, como o derretimento dos glaciares e o aumento de fenómenos meteorológicos extremos. Por isso, é extremamente importante agir agora e fazer a nossa parte. Sinto uma grande motivação, especialmente entre os nossos investigadores mais jovens, para trabalhar nestes tópicos significativos. Portanto, respeito pela tarefa que nos atribuímos, absolutamente sim; medo de não poder oferecer soluções, não”.

E será que o Laboratório Federal de Ciência e Tecnologia de Materiais e a EAWAG conseguirão lidar sozinhos com esta tarefa hercúlea?

"Absolutamente sim. Só posso concordar com os meus parceiros e colegas da EAWAG. É muito bom poder colaborar com o Instituto Federal de Ciência e Tecnologia Aquática de forma tão simples e eficiente. O problema é tão complexo que só o podemos resolver em conjunto, ou seja, com todas as instituições do Sector Politécnico Federal, mas também fora dele, inclusive a nível internacional. Afinal, o problema não para nas fronteiras. Precisamos também de envolver desde cedo os decisores da indústria, da administração pública e da política, a fim de gerar soluções com impacto real. Como eu disse no início, não estamos pensando pequeno.”

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Pela sua natureza de laboratório de tecnologia de materiais, qual o papel da EMPA em tudo isto?

“Em relação à energia sustentável, ocorrerá um paradoxo e devemos alertá-lo: no futuro, com a expansão da energia fotovoltaica e outras soluções semelhantes, teremos excesso de energia no verão, mas muito pouca no inverno. Para compensar esta situação, estamos a tentar ‘materializar’ a energia, ou seja, convertê-la em portadores de energia química armazenáveis, como o hidrogénio ou o metano, utilizando o CO2 da atmosfera!”.

O que nos leva à extração da atmosfera…

"Exatamente. A nossa visão é transformar-nos de uma sociedade emissora de CO2 numa sociedade que retém dióxido de carbono através do desenvolvimento de materiais e tecnologias apropriados. E isto é uma necessidade, sublinho-o mais uma vez, porque mesmo depois da transição energética ainda teremos de “limpar” a atmosfera da poluição por CO2 que causámos nos últimos duzentos anos para evitar um novo aumento da poluição da Terra. temperatura".

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Qual é a sua agenda aproximada?

“Atualmente estamos trabalhando nos vários ‘pilares’, nos alicerces, do nosso conceito: a extração do CO2, sua conversão química e, por fim, as tecnologias para produzir a partir dele materiais de alto valor agregado, aos quais o carbono estará ligado a longo prazo. Os primeiros projetos para tecnologias de emissões negativas, como materiais de isolamento à base de biochar, já estão em andamento na EMPA (um material carbonáceo obtido por degradação térmica, ao mesmo tempo heterogêneo e rico em sistemas aromáticos e minerais, ed.) e tipos de cimento que absorvem CO2 durante o processo de consolidação em vez de liberá-lo. Espera-se que outras iniciativas tenham início no próximo ano. Por exemplo, eu próprio gostaria de lançar o tema da madeira, que se baseia na minha formação como investigador. As primeiras discussões entre as diversas partes interessadas estão em andamento e isso é certamente muito emocionante.”

Que perguntas específicas você pretende responder?

“O foco da EMPA está no desenvolvimento de materiais inovadores à base de carbono e tecnologias relacionadas, tudo através de abordagens sistêmicas. Para começar, por exemplo, existem novos materiais de construção com uma pegada de CO2 negativa, tecnologias de produção inovadoras para produzir estes últimos à escala industrial (mas também outras matérias-primas, por exemplo para a indústria química), metanação eficiente e catalisadores para a conversão de dióxido de carbono e hidrogénio em metano, bem como novos conceitos para “sugar” CO2 da atmosfera da forma mais eficiente possível em termos energéticos. Devemos e iremos considerar cada vez mais todos os materiais e processos em todo o seu ciclo de vida, que deve ser circular e não linear, sempre que possível...".

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Novas iniciativas de investigação também precisam de ser financiadas. De onde vêm os fundos?

“Financiaremos nossa iniciativa com o 'Startup Grant que recebemos do Conselho dos Institutos Federais de Tecnologia e com recursos de nossas reservas, no total cerca de cinco milhões de francos. É claro que também queremos angariar recursos adicionais de terceiros, tanto de organismos públicos como dos nossos parceiros industriais.»

Muito está sendo feito atualmente nesta área, por exemplo, através da Coalizão para Energia Verde e Armazenamento (CGES) e das iniciativas conjuntas do Domínio ETH. Não estão todos fazendo a mesma coisa?

“Todas essas iniciativas são importantes! O CGES, uma atividade importante dos dois Institutos Federais de Tecnologia de Zurique e Lausanne, juntamente com o Instituto Paul Scherrer e a EMPA, trata do armazenamento de energia sustentável ou da conversão, por exemplo, de energia solar em vetores de energia química, como hidrogênio, metano ou metanol. , o chamado processo Power-to-X. O foco aqui são os sistemas MegaWatt, ou seja, implantação em larga escala ou expansão de tecnologias existentes com parceiros industriais, como aquelas desenvolvidas na abordagem conectada ao nosso demonstrador de mobilidade ou na plataforma ESI (Integração de Sistemas de Energia, ed.) do próprio PSI. Embora exista alguma sobreposição com o projeto ‘Mining the Atmosphere’, já estamos a pensar além da transição energética e a apontar para um sistema de economia circular completamente novo, baseado em materiais com carbono negativo.”

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Por que é importante que a Suíça desempenhe um papel pioneiro nesta área?

“A Suíça continua a ser um líder internacional em inovação, principalmente devido às boas condições estruturais. Estamos, portanto, numa posição ideal para desenvolver tecnologias e conceitos no âmbito de iniciativas em curso, aplicá-los e colocá-los no mercado. E isto aumentará ainda mais a competitividade internacional da indústria suíça...".

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