Smart Environmental Sensing in Extreme Environments Laboratory (SENSE)

Prof. Jérôme Chappellaz

Smart Environmental Sensing in Extreme Environments Laboratory (SENSE)

Biogeochemistry, climate change

Unsere Mission

Die Aufgaben von SENSE bestehen in der Erforschung des Klimawandels und der Biogeochemie von Treibhausgasen durch technische/neue Technologien, wobei der Schwerpunkt auf extremen und marinen Umgebungen liegt. Das entsprechende Motto, das unseren Auftrag zusammenfasst, könnte man als "Tech for Climate" bezeichnen.

	Forschungsthemen
1	Biogeochemie von Treibhausgasen in der aquatischen Umwelt
2	Intelligente Sensoren
3	Low-Tech und Bürgerwissenschaft

Unsere Schlüsselprojekte

GreenFjord

In Zusammenarbeit mit diesem Vorzeigeprojekt des Schweizerischen Polarinstituts haben wir die CH4-Flüsse in den Fjorden Südwestgrönlands im Sommer ausgewertet, wobei wir unseren In-situ-Sensor namens SubOcean eingesetzt haben.

Schweizerisches Polarinstitut Verein Forel Heritage

Schweizer Seen und LéXPLORE

Wir haben damit begonnen, detaillierte Messungen von gelöstem N2O und gelöstem CH4 im Genfersee und in anderen Schweizer Seen zu verschiedenen Jahreszeiten durchzuführen, mit dem Ziel, die Mechanismen der Produktion und des Verbrauchs sowie die Flüsse in die Atmosphäre zu bewerten.

LéXPLORE-Plattform Eawag UNIL

Sailowtech

Wir entwerfen, konstruieren und verbessern kostengünstige Sensoren zur Messung von Temperatur, Salzgehalt, gelöstem Sauerstoff und gelöstem CO2 in der aquatischen Umwelt. Dies wird dazu beitragen, die Bürgerwissenschaft für eine bessere räumliche und zeitliche Erfassung dieser wichtigen Variablen zu entwickeln.

Sailowtech-Vereinigung MAKE-Projekte der EPFL

	Highlights
1	Unsere detaillierten In-situ-Analysen von gelöstem CH4 im Genfer See haben gezeigt, dass die hohen Konzentrationen weit entfernt vom Rhone-Delta hauptsächlich durch den seitlichen Transport aus dem Delta selbst entstehen.
2	Prof. Dr. Jérôme Chappellaz, der die SENSE-Einheit leitet, erhielt die Belgica-Medaille der Königlichen Akademie der Wissenschaften in Belgien.
3	Vom Schweizerischen Polarinstitut unterstützte Projekte: BASAL-CH4 und NITRO-BAFFIN

Team & talents

Größe des Laborteams

Vorstellen eines bestimmten Teammitglieds

Ja, Sébastien Lavanchy als Supportingenieur. Eine Art McGyver-Geist, der in der Lage ist, alle Aspekte der Technik für die Entwicklung und den Einsatz vor Ort zu bewältigen.

Vom wissenschaftlichen Team entwickelte Fähigkeiten

Multidisziplinärer Ansatz an der Schnittstelle zwischen Umweltgeowissenschaften und Ingenieurwesen. Feldarbeit und damit verbundene Logistik. Anspruchsvolle Feldumgebungen (Seen, Polarregionen).

Andere

Kommunikation. Ein solches Forschungsthema ist für eine breite Öffentlichkeit von Interesse. Daher ist es wichtig, dass man zum Beispiel mit Medieninterviews umgehen kann.

	Regionale und gesellschaftliche Auswirkungen
1	Unsere Forschung liefert wichtige Informationen über mögliche biogeochemische Rückkopplungen, die in einer wärmeren Welt wirksam werden.
2	Unsere Forschung zeigt, dass der Kanton Wallis seinen Teil der Verantwortung für ein besseres Verständnis der Funktionsweise des Klimasystems übernimmt.
3	Unsere Forschung an neuen Sensoren kann zu Entdeckungen führen, die sich auf industrielle Anwendungen auswirken.

Perspektiven und Herausforderungen

Priorität 1

Verbesserung unserer derzeitigen Sensoren

Priorität 2

Einsatz der Sensoren in Zusammenarbeit mit internationalen Programmen

Priorität 3

Ausweitung der Kapazitäten der Bürgerwissenschaft im Bereich der aquatischen Umwelt, aber möglicherweise auch in anderen Bereichen.

Wichtigste Herausforderungen

Es gibt technische Herausforderungen, die den Aufbau von Verbindungen mit verschiedenen Disziplinen an der EPFL erfordern. Es gibt auch Herausforderungen beim Einsatz, da wir teilweise auf die komplexe Logistik ausländischer Betreiber in den Polarregionen angewiesen sind. Nicht zuletzt müssen bei der Bürgerforschung die Budgets der Instrumente minimiert werden, was nicht immer einfach ist.

Zukünftige Partnerschaften

Andere Professoren innerhalb der EPFL. Zusammenarbeit mit der Eawag bei neuartigen CTD-Instrumenten. Zusammenarbeit mit anderen Nationen (insbesondere Norwegen) für den Einsatz in den Polarmeeren.

Smart Environmental Sensing in Extreme Environments Laboratory (SENSE)

Laboratory for Functional Inorganic Materials (LFIM)

Prof. Wendy Queen

Laboratory for Functional Inorganic Materials (LFIM)

Chemistry

Unsere Mission

LFIM leistet Pionierarbeit bei der Entwicklung fortschrittlicher poröser Materialien für die Gas- und Flüssigkeitsabscheidung, insbesondere in den Bereichen CO₂-Abscheidung, Wasseraufbereitung und Rückgewinnung wertvoller Metalle aus Abfällen, um den weltweiten Energieverbrauch zu senken und den Umweltschutz zu fördern.

	Forschungsthemen
1	Kohlenstoffabscheidung: Wir werden bessere Methoden entwickeln, um CO2 direkt aus der Atmosphäre und aus großen Punktquellen zu entfernen, um den Prozess billiger und effektiver zu machen und so zur Erreichung der Kohlenstoffneutralität beizutragen.
2	Wir entwickeln kosteneffiziente und nachhaltige Verfahren zur Gewinnung wertvoller Metalle wie Platin, Palladium und Gold aus Abfällen, um sie wiederzuverwenden. Damit wollen wir dazu beitragen, die für die Energiewende erforderlichen Materiallieferketten zu sichern und gleichzeitig den Umweltschutz zu fördern.
3	LFIM entwickelt selektive poröse Materialien, die in der Lage sind, gezielt Verunreinigungen aus Wasserquellen zu entfernen, mit dem Ziel, den Zugang zu sauberem Wasser für alle zu sichern und die Umweltsanierung zu unterstützen.

Unsere Schlüsselprojekte

Demo-Einheit zur Kohlenstoffabscheidung

Wir haben eine Demonstrationsanlage für die Kohlenstoffabscheidung gebaut. In Verbindung mit der Prozessmodellierung können wir so die Leistung unserer Materialien in einem bestimmten Abtrennungsprozess optimieren und die Kosten und den Energieverbrauch pro Tonne abgeschiedenem CO2 abschätzen.

Gaznat, BFE, Etat du Valais und Casale

Materialien für die direkte Lufterfassung

Wir entwickeln poröse Materialien, die CO2 direkt aus der Luft abscheiden können. Das Projekt umfasst den Entwurf und die Umsetzung einer CO2-Abscheidungseinheit, die in einer lokalen Verbrennungsanlage in Verbindung mit der Kohlenstoffabscheidung im Tonnenmaßstab in der Anlage selbst installiert wird.

Enevi

Fortschrittliche MOF-Verbundwerkstoffe

Entwicklung innovativer MOF/Polymer-Verbundwerkstoffe mit nachträglicher synthetischer Modifizierung zur selektiven Extraktion von Edelmetallen (Pt, Au, Pd) und toxischen Schadstoffen (Cr, As, Pb) aus Wasser, um skalierbare Lösungen für das Recycling von Elektroschrott und die Umweltsanierung zu entwickeln.

Universität Basel, Columbia University, Technische Universität Dresden, European Synchrotron Radaition Facility, Universität Tokio

Exponat zur Goldgewinnung

Eine interaktive, spielerische Ausstellung mit 4 Stationen, die die Goldrückgewinnung aus Elektroschrott unter Verwendung unserer Materialien demonstriert. Tournee durch die Schweiz und San Francisco, um Tausende von Menschen für die Konzepte der Kreislaufwirtschaft zu begeistern. Gewann 2022 den SNF Agora Optimus Preis für Wissenschaftskommunikation.

Universität Basel, Columbia University, Technische Universität Dresden, European Synchrotron Radaition Facility, Universität Tokio

	Highlights
1	Nazanin Taheri, eine Postdoktorandin in unserem Labor, hat gerade einen Zuschuss von brigde erhalten, um ihre Technologie auf den Markt zu bringen.
2	Dr. Till Scherlenleib wurde als einer der Gewinner des MatChem PhD Student Award 2025 ausgewählt. Seine Doktorarbeit, „A Local Structure Perspective on Metal-Organic Frameworks“, wurde für ihren herausragenden Beitrag zum Fachgebiet ausgezeichnet. Timo Felder für die Auszeichnung mit dem Outstanding Poster Award beim EuroMOF2025. Sanjay Venkatachalam erhielt den Outstanding Poster Award auf der GRC zum Thema Kohlenstoffabscheidung, -nutzung und -speicherung.
3	Unser NCCR hat es in die Endrunde geschafft. Für den Fall, dass das passiert, sollten wir mit einer Pressemitteilung vorbereitet sein.
4	. Unsere Postdoktorandin Dr. Nazanin Taheri hat gerade den Nachweis ihres Konzepts für die Brücke erbracht, was ein zweites Start-up aus unserem Team sein könnte. Wir haben im letzten Jahr zwei Patentanträge eingereicht.

Team & talents

Größe des Laborteams

Vorstellen eines bestimmten Teammitglieds

Timo Felder ist ein hervorragender Schweizer Student, der bereits eine beeindruckende Anzahl von Arbeiten veröffentlicht hat und im November seinen Doktortitel abschließen wird. Er hat gerade den Posterwettbewerb auf der EuroMOF-Konferenz auf Kreta gewonnen, was angesichts des hohen Wettbewerbsniveaus beeindruckend ist.

Vom wissenschaftlichen Team entwickelte Fähigkeiten

Anorganische und organische Synthesetechniken zur Herstellung von Bausteinen und dann poröser Materialien aus diesen Bausteinen, Standard-Charakterisierungstechniken wie NMR, IR, TGA, SEM, Oberflächenanalyse sowie Adsorptions- und Durchbruchstudien, fortgeschrittene In-situ-Charakterisierungstechniken (XRD, PDF, XAS) zur Untersuchung von Mechanismen, Abbaupfaden und zur Bewertung der Struktur und Leistung poröser Materialien, Umgang mit luftempfindlichen Materialien, Strukturierungstechniken, Prozessmodellierung und Lebenszyklusbewertung.

	Regionale und gesellschaftliche Auswirkungen
1	Wir entwickeln fortschrittliche poröse Materialien, um den Klimawandel durch effiziente CO₂-Abscheidung zu bekämpfen, Wasser durch die Entfernung toxischer Metalle zu reinigen und wertvolle Metalle aus Elektroschrott zurückzugewinnen – und ermöglichen so eine Kreislaufwirtschaft, während wir künftige Führungskräfte ausbilden und die Gesellschaft durch Forschungstranslation einbinden.
2	Das LFIM trägt dazu bei, die Sichtbarkeit des Wallis als Wissenschaftszentrum von Weltrang zu erhöhen, das Wirtschaftswachstum durch die Gründung von Start-ups und die Einwerbung von Investitionen zu fördern, künftige Wissenschaftler weltweit auszubilden, die Öffentlichkeit über GoldRush-Ausstellungen und lokale Medien (Canal 9, Nouveliste, RTS, Migros-Displays) einzubeziehen und regionale Partnerschaften für die Energiewende durch Präsentationen vor Entscheidungsträgern und die Zusammenarbeit mit der lokalen Industrie sowie durch die Zusammenarbeit mit lokalen Schulen zu stärken
3	Unsere Forschung geht das Problem der industriellen Energiegewinnung direkt an: Trennverfahren verbrauchen 10-15 % der weltweiten Energie. Durch die Gründung von Start-ups (Sunchem), die Entwicklung von Patenten zum Schutz neuartiger Materialien und Methoden und den Technologietransfer sowie durch direkte Zusammenarbeit mit der Industrie tragen wir dazu bei, innovative Trenntechnologien auf den Markt zu bringen.

Perspektiven und Herausforderungen

Priorität 1

Bereitstellung neuer wissenschaftlicher Erkenntnisse, die zur Bewältigung bestehender globaler Herausforderungen im Zusammenhang mit dem Klimawandel und der Wasserknappheit beitragen können.

Priorität 2

Skalierung unserer bahnbrechenden Materialien vom Labor in die Industrie: CO₂-Abscheidung, Recycling von Elektroschrott und Wasserreinigung werden von Forschungsinnovationen in einsatzbereite Technologien umgewandelt.

Priorität 3

Ausbildung der nächsten Generation von Führungskräften im Bereich der Nachhaltigkeit bei gleichzeitiger Ausweitung des öffentlichen Engagements, um zum Handeln in den Bereichen Klima und Kreislaufwirtschaft anzuregen.

Wichtigste Herausforderungen

Überbrückung der Kluft zwischen dem Erfolg im Labor und dem Einsatz im industriellen Maßstab. Unsere energieeffizienten Technologien sollen mit bestehenden Methoden kostenmäßig konkurrieren können. Sicherstellung der Finanzierung von Pilotprojekten zur Demonstration der Leistungsfähigkeit in der Praxis. Übergang von vielversprechenden Prototypen zu kommerziell lebensfähigen Produkten, die von der Industrie übernommen werden. Entwicklung der notwendigen industriellen Partnerschaften

Zukünftige Partnerschaften

Unser NCCR zielt darauf ab, die oben genannten Herausforderungen anzugehen und die Entwicklung von Trenntechnologien zu beschleunigen, um die Bedürfnisse der Industrie in Bezug auf Kosten, Energieverbrauch und Umweltverträglichkeit schneller zu erfüllen. Im Rahmen dieses Projekts haben wir bereits 7 akademische Partner und mindestens 15 unterstützende Industriepartnerschaften, die genutzt werden könnten.

Institute of Chemical Sciences and Engineering

Chemistry

Prof. Wendy Queen

Laboratory for Functional Inorganic Materials (LFIM)

Chemistry, physics, materials science

Prof. Dr. Sascha Feldmann

Laboratory for Energy Materials (LEM)

Chemistry

Prof. Raffaella Buonsanti

Laboratory of Nanochemistry for Energy (LNCE)

Chemical Engineering

Prof. Kumar Varoon Agrawal

Laboratory of Advanced Separations (LAS)

CO2 capture

Prof. Berend Smit

Laboratory of Molecular Simulation (LSMO)

Physical Chemistry

Smart Environmental Sensing in Extreme Environments Laboratory (SENSE)

Prof. Jérôme Chappellaz

Smart Environmental Sensing in Extreme Environments Laboratory (SENSE)

Unsere Mission

Forschungsthemen

Unsere Schlüsselprojekte

GreenFjord

Schweizer Seen und LéXPLORE

Sailowtech

Highlights

Team & talents

Regionale und gesellschaftliche Auswirkungen

Perspektiven und Herausforderungen

Laboratory for Functional Inorganic Materials (LFIM)

Prof. Wendy Queen

Laboratory for Functional Inorganic Materials (LFIM)

Unsere Mission

Forschungsthemen

Unsere Schlüsselprojekte

Demo-Einheit zur Kohlenstoffabscheidung

Materialien für die direkte Lufterfassung

Fortschrittliche MOF-Verbundwerkstoffe

Exponat zur Goldgewinnung

Highlights

Team & talents

Regionale und gesellschaftliche Auswirkungen

Perspektiven und Herausforderungen

Institute of Chemical Sciences and Engineering

Prof. Wendy Queen

Laboratory for Functional Inorganic Materials (LFIM)

Prof. Dr. Sascha Feldmann

Laboratory for Energy Materials (LEM)

Prof. Raffaella Buonsanti

Laboratory of Nanochemistry for Energy (LNCE)

Prof. Kumar Varoon Agrawal

Laboratory of Advanced Separations (LAS)

Prof. Berend Smit

Laboratory of Molecular Simulation (LSMO)

Prof. Andreas Züttel

Laboratory of Materials for Renewable Energy (LMER)