Исследователи WVU разрабатывают водородную технологию для сокращения выбросов парниковых газов в пищевой промышленности и производстве напитков

Исследовательская группа Университета Западной Вирджинии под руководством Хайлина Ли разрабатывает технологию декарбонизации пищевой промышленности и производства напитков, потенциально устраняющую выбросы парниковых газов. (Иллюстрация WVU / Саванна Лич)

Инженеры и ученые из Университета Западной Вирджинии разрабатывают усовершенствованный водородный гибкий котел, который поможет обезуглероживать пищевую промышленность и промышленность по производству напитков и, в конечном итоге, устранить выбросы парниковых газов.

Технология, предложенная Хайлином Ли, профессором кафедры машиностроения и аэрокосмической техники Колледжа инженерии и минеральных ресурсов Бенджамина М. Статлера, будет обеспечивать тепловую энергию за счет сжигания чистого топлива, а не традиционного ископаемого топлива. Исследователи также будут работать с предприятиями Моргантауна для достижения этих целей.

Проект финансируется за счет гранта в размере 3 миллионов долларов США от Министерства энергетики США и является одним из 40 таких проектов, направленных на достижение цели администрации Байдена по достижению нулевых выбросов к 2050 году.

«Пищевая промышленность сталкивается с проблемой уменьшения и, в конечном итоге, устранения выбросов CO2», — сказал Ли. «Если лидеры отрасли действительно хотят достичь этой цели к 2050 году, им придется либо сжигать чистое безуглеродное топливо, либо потреблять чистую электроэнергию».

Традиционно пищевая промышленность и промышленность напитков потребляли электроэнергию и тепло из ископаемого топлива, включая природный газ, который выделяет парниковые газы, такие как углекислый газ и метан. В ответ команда Ли разработала гибкую топливную печь, которая может сжигать чистый водород, более чистую альтернативу, для производства горячей воды и пара для обработки продукции.

Однако водород пока не широко доступен, поэтому печь может работать и на природном газе или на его смеси с водородом в любом соотношении. Ли сказал, что такая гибкость поможет преодолеть переход отрасли от ископаемого топлива к водороду, поскольку он становится более распространенным и экономически доступным.

«Цель состоит в том, чтобы обеспечить гибкую работу с эффективностью использования энергии до 98% и выбросами оксидов азота менее трех частей на миллион», — сказал Ли. «Поэтому, когда мы будем сжигать водород в пищевой промышленности, у нас будут нулевые выбросы углекислого газа, поскольку водород будет производиться путем потребления экологически чистой энергии».

Кроме того, исследовательская группа WVU добавила в печь компонент, который они называют «экономайзером».

«Экономайзер — это устройство, которое может рекуперировать отходящее тепло из выхлопных газов», — сказал Ли. «И это сделает систему более эффективной».

Для тесного сотрудничества с местной пищевой промышленностью команда заключила партнерские отношения с компанией Mountaintop Beverage, расположенной в Моргантауне, предприятием по производству асептических напитков, которое продлевает срок годности молочных продуктов и их альтернатив с помощью технологии термической обработки. Напитки нагреваются до высокой температуры и подвергаются быстрому нагреву и охлаждению, что стерилизует продукт и продлевает срок хранения до года. Предприятие упаковывает и подготавливает продукцию для отправки в школы и розничные магазины.

«Мы хотим помочь нашей местной промышленности, разрабатывая технологии, позволяющие смягчить их проблемы», — сказал Ли.

Mountaintop Beverage предоставит WVU доступ к своему объекту для отбора проб данных о работе печи. Они также проведут анализ качества и предоставят информацию отрасли о технологии водородных котлов по мере ее разработки и испытаний.

Кристен Матак, профессор наук о животных и питании в Дэвисском колледже сельского хозяйства, природных ресурсов и дизайна, помогает Ли в этом проекте. Как ученый-пищевик, специализирующийся на продуктах с добавленной стоимостью, безопасности пищевых продуктов и контроле качества, она интересуется безопасностью и сенсорными последствиями альтернативных методов обработки молока.

«Каждый раз, когда происходят изменения в системах пищевой промышленности, мы должны гарантировать, что влияние этих изменений на конечный продукт будет продолжать соответствовать соответствующим нормативным требованиям и передовой производственной практике», — сказала она. «Моя роль в этом проекте — проверить безопасность и качество конечного продукта с помощью микробиологического тестирования и сенсорного анализа».