Masačūsetsas universitāte izstrādā jaunu lāzera tehnoloģiju, kuras mērķis ir dramatiski samazināt emisijas un enerģijas patēriņu, ko rada papīra un celulozes nozare Meinā. Worcester Polytechnic Institute nesen no ASV Enerģētikas departamenta saņēma 2,75 miljonu dolāru lielu piešķīrumu, lai rūpnieciskās žāvēšanas tehnoloģijas ieviestu komerciālai lietošanai. "Mēs par to esam ļoti satraukti, tā varētu būt revolucionāra tehnoloģija," sacīja Jamal Jagoubi, institūta progresīvo pētījumu centra dibinātājs žāvēšanā.
Meinas papīra un celulozes rūpniecība gadā izstaro apmēram 1 miljonu tonnu oglekļa dioksīda, veidojot apmēram pusi no valsts kopējām rūpnieciskajām emisijām. Lielākā daļa no šīm emisijām nāk no žāvēšanas procesa, kurā koksnes mīkstums tiek maskēts, nospiests un velmēts papīrā. Valstī ir trīs galvenās papīra dzirnavas, un tās veido lielāko daļu emisiju.
Ja Meina vēlas kļūt par oglekļa neitrālu līdz 2045. gadam, tai ir jārisina šo papīra un celulozes rūpnīcu emisijas. Turklāt lielākā daļa šo rūpnīcu atrodas rajonos ar zemiem ienākumiem, un divas no tām atrodas apgabalos ar lielāku gaisa piesārņotāju vēža risku, norāda rūpīgas laboratorijas-vides grupa, kas koncentrējas uz rūpniecisko ietekmi. Tas liek domāt, ka var būt cieša saikne starp šo augu darbību un vietējo iedzīvotāju veselību, īpaši vēža līmeni.
No otras puses, papīra un celulozes rūpniecība joprojām ir būtiska Meinas ekonomiskajai attīstībai. "Šīs rūpnīcas nodrošina ievērojamu skaitu vietējo arodbiedrību darbu, un papīra rūpniecība mūsu kopienai joprojām ir ļoti svarīga," sacīja Metjū Kanons, Sierra kluba Meinas nodaļas valsts saglabāšanas un enerģijas direktors.
Žāvēšanas pētījumu centrs Vorčesteras Politehniskajā institūtā ir izpētījis pilnīgi jaunu žāvēšanas veidu: lāzeru izmantošanu. Viņi cer, ka, koncentrējot lāzera enerģiju, viņi var efektīvi nožūt dažādus materiālus, piemēram, papīru un celulozi. Pētniecības grupas vadītājs Yagoubi sacīja, ka viņu izmantotais lāzers ļoti atšķiras no spēcīgajiem lāzera ieročiem zinātniskās fantastikas filmās. Lai arī lāzers ir tik jaudīgs, ka tas pat var izkausēt metālu, izkliedēšana pa lielāku laukumu ļauj tā enerģiju un vienmērīgi pielietot žāvētajam materiālam.
Izmantojot eksperimentus par pārtiku, pētnieki ir parādījuši šīs tehnikas iespējamību. Tālāk viņi iedziļinās lāzera enerģijas ietekmē uz dažādiem materiāliem, lai nodrošinātu, ka žāvēšanas process neapdraud produkta kvalitāti. "Papīram mums ir jānodrošina, ka papīra izturība netiek samazināta," uzsvēra Yagoubi. "Pārtikai mums ir jānodrošina, ka krāsa un garša netiek ietekmēta."
Tāpēc pētniecības komandai būs jāapkopo vairāk datu pirms tehnoloģijas ieviešanas komerciālā izmantošanā. Šie dati ietver: lāzera enerģijas sadalījums uz dažādu materiālu virsmas un lāzera enerģijas dziļums var iekļūt materiālā. Izmantojot šos datus, dažādiem materiāliem var izvēlēties vispiemērotākos sistēmas lielumu un darbības apstākļus, un atbilstošo lāzera moduli var izveidot katram konkrētajam lietojumprogrammas scenārijam.
Kad šī informācija ir izstrādāta, šo lāzera tehnoloģiju var viegli izmantot jaunām komerciāla mēroga žāvēšanas aprīkojuma vai tieši modernizēšanai esošajai iekārtai. "Šāda veida tehnoloģija ir lieliski piemērota modernizēšanai," sacīja Yagoubi.
Saskaņā ar ASV Enerģētikas informācijas pārvaldes datiem ASV rūpniecības sektors 2023. gadā izstaroja apmēram 1,3 miljardus tonnu oglekļa dioksīda, veidojot gandrīz trešdaļu no valsts kopējām emisijām. Evans Gillespie, rūpīgu laboratoriju līdzdibinātājs, norāda, ka apmēram puse no šīm emisijām nāk no apkures, kas nepieciešama rūpnieciskos procesos, kas bieži paļaujas uz dabasgāzi vai citu fosilo kurināmo. Gillespie arī minēja, ka daudzos rūpnieciskos žāvēšanas procesos ir ļoti nepieciešama temperatūra un tradicionāli grūti aizstāt fosilo kurināmo ar tīru enerģiju, tāpēc rūpnieciskās žāvēšanas nozarei ir bijis grūts punkts oglekļa samazināšanai.
"Lielākais izaicinājums ir, kā attālināties no atkarības no dabasgāzes rūpnieciskajā ražošanā un tīras enerģijas virzienā." Saka Ričards Hārts, Amerikas energoefektīvās ekonomikas padomes nozares direktors. "Rūpniecības nozares pārveidošana ir milzīgs projekts, taču tai ir arī milzīgs potenciāls."
Evans Gillespie, rūpīgu laboratoriju līdzdibinātājs, uzskata, ka jaunu tehnoloģiju darbībai būs nepieciešami uzņēmumu un valdību saskaņoti centieni ieguldīt vairāk vecāku rūpniecības iespēju modernizēšanā. Viņš uzsvēra, ka šāds ieguldījums ir tā vērts, lai ne tikai uzlabotu rūpniecības konkurētspēju un saglabātu darba vietas, bet arī nodrošinātu ievērojamus labumus pret vidi. "Klimata aizsardzība un darba vietas nav pretstati," sacīja Gillespie, "mēs varam sasniegt ekonomisko un vides labumu, modernizējot mūsu rūpniecības telpas."
