マサチューセッツ州の大学は、メイン州の紙とパルプ産業によって生成された排出とエネルギー消費を劇的に削減することを目的とした新しいレーザー技術を開発しています。ウースターポリテクニック研究所は最近、米国エネルギー省から275万ドルの助成金を受け取り、産業用乾燥技術を商業利用にもたらしました。 「私たちはこれに非常に興奮しています。これは革新的な技術である可能性があります」と、研究所の乾燥研究センターの創設ディレクターであるJamal Yagoubi氏は述べています。
メイン州の紙とパルプ産業は、年間約100万トンの二酸化炭素を発し、州の総産業排出量の約半分を占めています。これらの排出量のほとんどは、木材パルプがマッシュされ、押され、紙に巻き込まれる乾燥プロセスから来ています。州には3つの主要な製紙工場があり、それらはほとんどの排出量を占めています。
メイン州が2045年までにカーボンニュートラルになりたい場合、これらの紙とパルプ工場からの排出に対処する必要があります。さらに、これらの工場のほとんどは低所得地域にあり、そのうちの2つは、産業への影響に焦点を当てた環境グループである勤勉な研究室によると、大気汚染物質による癌のリスクが高い地域にあります。これは、これらの植物の運用と地元住民の健康、特にがん率との間に強いつながりがあるかもしれないことを示唆しています。
一方、紙とパルプ産業は、メイン州の経済発展にとって不可欠なままです。 「これらの植物はかなりの数の地元の組合の仕事を提供し、製紙産業は私たちのコミュニティにとって非常に重要なままです」と、シエラクラブのメイン支部の州保護およびエネルギーのディレクターであるマットキャノンは述べています。
ウースターポリテクニック研究所の乾燥研究センターは、レーザーの使用とまったく新しい乾燥方法を調査しています。彼らは、レーザーのエネルギーを集中させることで、紙やパルプなどのさまざまな材料を効率的に乾燥させることができることを望んでいます。研究チームの長であるYagoubiは、彼らが使用したレーザーはサイエンスフィクション映画の強力なレーザー武器とは大きく異なると述べました。レーザーは非常に強力であるため、金属を溶かすことさえできますが、より大きな領域に分散すると、エネルギーが柔らかくなり、乾燥している材料に均等に適用できます。
食品に関する実験を通じて、研究者はこの手法の実現可能性を実証しました。次に、さまざまな材料に対するレーザーエネルギーの影響を掘り下げて、乾燥プロセスが製品の品質を損なうことを保証します。 「紙のために、紙の靭性が減らないようにしなければならない」とヤゴウビは強調した。 「食べ物の場合、色と味が影響を受けないようにしなければなりません。」
したがって、研究チームは、技術を商用利用にする前に、より多くのデータを収集する必要があります。これらのデータには、さまざまな材料の表面上のレーザーエネルギーの分布、およびレーザーエネルギーの深さが材料に浸透する可能性があります。このデータを使用すると、さまざまな材料に対して最も適切なシステムサイズと動作条件を選択でき、特定のアプリケーションシナリオごとに対応するレーザーモジュールを設計できます。
これらの詳細が解決されると、このレーザー技術は新しい商業規模の乾燥装置に簡単に適用したり、既存の機器を直接改装したりできます。 「この種のテクノロジーは、改造に最適です」とヤゴウビは言いました。
米国エネルギー情報局によると、米国の産業部門は2023年に約13億トンの二酸化炭素を放出し、国の総排出量のほぼ3分の1を占めています。勤勉な研究室の共同設立者であるエヴァン・ガレスピーは、これらの排出量の約半分が、しばしば天然ガスや他の化石燃料に依存する産業プロセスで必要な暖房から来ていると指摘しています。 Gillespieはまた、多くの産業乾燥プロセスは非常に温度が必要であり、伝統的に化石燃料をクリーンエネルギーに置き換えることが困難であるため、産業用乾燥産業は炭素を減らすのが難しいポイントであると述べました。
「最大の課題は、工業生産における天然ガスへの依存からクリーンエネルギーへの移行方法です。」エネルギー効率の高い経済のためのアメリカ評議会の産業局長であるリチャード・ハートは言います。 「産業部門の変革は大きなプロジェクトですが、大きな可能性もあります。」
勤勉なラボの共同設立者であるEvan Gillespieは、新しいテクノロジーを機能させるには、古い産業施設の改修にもっと投資するために企業や政府による協調的な努力が必要であると考えています。彼は、そのような投資は、産業の競争力を高め、仕事を維持するだけでなく、重要な環境上の利益をもたらすためにも、それだけの価値があると強調しました。 「気候の保護と仕事は正反対ではありません」とガレスピーは言いました。
