دانشگاهی در ماساچوست در حال توسعه یک فناوری لیزر جدید با هدف کاهش چشمگیر انتشار گازهای گلخانه ای و مصرف انرژی حاصل از صنعت مقاله و پالپ در ماین است. موسسه پلی تکنیک Worcester اخیراً کمک هزینه 2.75 میلیون دلاری از وزارت انرژی ایالات متحده دریافت کرده است تا فناوری خشک کردن صنعتی را به مصارف تجاری برساند. جمال یاگوبی ، مدیر موسس مرکز تحقیقات پیشرفته در زمینه خشک کردن گفت: "ما از این موضوع بسیار هیجان زده هستیم ، این می تواند یک فناوری انقلابی باشد."
صنایع کاغذ و پالپ ماین سالانه حدود 1 میلیون تن دی اکسید کربن سالانه منتشر می کنند و حدود نیمی از کل انتشار صنعتی این ایالت را تشکیل می دهند. بیشتر این انتشار گازهای گلخانه ای از فرآیند خشک کردن است که در آن خمیر چوب پوره ، فشار داده شده و درون کاغذ می چرخد. سه کارخانه اصلی کاغذ در ایالت وجود دارد و آنها بیشتر انتشار گازهای گلخانه ای را تشکیل می دهند.
اگر ماین بخواهد تا سال 2045 خنثی شود ، باید به انتشار گازهای گلخانه ای از این کاغذ و کارخانه های خمیر بپردازد. علاوه بر این ، بیشتر این کارخانه ها در محله های کم درآمد قرار دارند و دو مورد از آنها در مناطقی قرار دارند که خطر ابتلا به سرطان از آلاینده های هوا بیشتر است ، به گفته آزمایشگاه های Costrious ، یک گروه محیطی که بر تأثیرات صنعتی متمرکز است. این نشان می دهد که ممکن است بین عملکرد این گیاهان و سلامت ساکنان محلی ، به ویژه میزان سرطان ، ارتباط محکمی برقرار شود.
از طرف دیگر ، صنعت مقاله و پالپ برای توسعه اقتصادی ماین بسیار حیاتی است. مت کان ، مدیر حفاظت و انرژی دولت برای فصل ماین باشگاه سیرا گفت: "این گیاهان تعداد قابل توجهی از مشاغل اتحادیه محلی را فراهم می کنند و صنعت کاغذ برای جامعه ما بسیار مهم است."
مرکز تحقیقات خشک کن در موسسه پلی تکنیک وورسستر در حال بررسی روش کاملاً جدیدی برای خشک کردن است: استفاده از لیزرها. آنها امیدوارند که با تمرکز انرژی لیزر ، آنها بتوانند مواد مختلفی مانند کاغذ و خمیر را به طور موثر خشک کنند. رئیس تیم تحقیقاتی ، یاگوبی ، گفت که لیزری که از آنها استفاده می کردند با سلاح های قدرتمند لیزر در فیلم های علمی تخیلی بسیار متفاوت است. اگرچه لیزر آنقدر قدرتمند است که حتی می تواند فلز را ذوب کند ، اما پراکنده شدن آن در یک منطقه بزرگتر باعث می شود انرژی آن نرم و به طور مساوی بر روی مواد خشک شده استفاده شود.
محققان از طریق آزمایشات مربوط به غذا ، امکان سنجی این تکنیک را نشان داده اند. در مرحله بعد ، آنها به اثرات انرژی لیزر بر روی مواد مختلف می پردازند تا اطمینان حاصل شود که فرآیند خشک کردن کیفیت محصول را به خطر نمی اندازد. یاگوبی تأکید کرد: "برای کاغذ ، ما باید اطمینان حاصل کنیم که سختی کاغذ کاهش نمی یابد." "برای غذا ، ما باید اطمینان حاصل کنیم که رنگ و طعم آن تحت تأثیر قرار نمی گیرد."
بنابراین ، تیم تحقیقاتی قبل از قرار دادن این فناوری در استفاده تجاری باید داده های بیشتری را جمع آوری کند. این داده ها عبارتند از: توزیع انرژی لیزر بر روی سطح مواد مختلف و عمق انرژی لیزر می تواند به مواد نفوذ کند. با استفاده از این داده ها ، مناسب ترین اندازه سیستم و شرایط کار برای مواد مختلف می تواند انتخاب شود و ماژول لیزر مربوطه را می توان برای هر سناریوی برنامه خاص طراحی کرد.
پس از انجام این جزئیات ، این فناوری لیزر می تواند به راحتی در تجهیزات خشک کن در مقیاس تجاری جدید یا به طور مستقیم تجهیزات موجود را به کار گیرد. یاگوبی گفت: "این نوع فناوری برای مقاوم سازی مناسب است."
براساس اداره اطلاعات انرژی ایالات متحده ، بخش صنایع آمریكا در سال 2023 حدود 1.3 میلیارد تن دی اکسید كربن منتشر كرد و تقریباً یك سوم از كل انتشار این كشور را به خود اختصاص داد. ایوان گیلسپی ، بنیانگذار آزمایشگاه های Custrious ، خاطرنشان می کند که حدود نیمی از این انتشار گازهای گلخانه ای از گرمایش مورد نیاز در فرآیندهای صنعتی که اغلب به گاز طبیعی یا سایر سوخت های فسیلی متکی هستند ، حاصل می شود. گیلسپی همچنین خاطرنشان كرد كه بسیاری از فرآیندهای خشک كردن صنعتی بسیار دما هستند و به طور سنتی جایگزینی سوخت های فسیلی با انرژی پاک دشوار است ، بنابراین صنعت خشک كردن صنعتی برای كاهش كربن نقطه سختی بوده است.
"بزرگترین چالش این است که چگونه از وابستگی به گاز طبیعی در تولید صنعتی و به سمت انرژی پاک فاصله بگیریم." ریچارد هارت ، مدیر صنعت شورای آمریکا برای اقتصاد کارآمد با انرژی است. "تحول در بخش صنعت یک پروژه بزرگ است ، اما همچنین از پتانسیل عظیمی برخوردار است."
ایوان گیلسپی ، بنیانگذار آزمایشگاه های Custrious ، معتقد است که کار کردن با فناوری های جدید نیاز به تلاش هماهنگ شرکت ها و دولت ها برای سرمایه گذاری بیشتر در مقاوم سازی امکانات صنعتی قدیمی دارد. وی تأکید کرد که چنین سرمایه گذاری نه تنها برای تقویت رقابت در صنعت و حفظ شغل ، بلکه برای ایجاد مزایای زیست محیطی قابل توجه است. گیلسپی گفت: "حفاظت از آب و هوا و مشاغل مخالف نیستند."
