美國(guó)馬薩諸塞州的一所大學(xué)正在研發(fā)一項(xiàng)全新的激光技術(shù)，旨在大幅減少緬因州造紙和紙漿行業(yè)產(chǎn)生的排放和能源消耗。伍斯特理工學(xué)院近期獲得了美國(guó)能源部275萬(wàn)美元的資助，用于將這項(xiàng)工業(yè)干燥技術(shù)推向商業(yè)應(yīng)用。“我們對(duì)此感到非常興奮，這可能是一項(xiàng)革命性的技術(shù)，”該研究所干燥高級(jí)研究中心創(chuàng)始主任賈馬爾·亞古比表示。

緬因州的造紙和紙漿行業(yè)每年排放約100萬(wàn)噸二氧化碳，占該州工業(yè)總排放量的一半左右。這些排放主要來(lái)自將木漿搗碎、壓制和卷制成紙張的干燥工序。全州共有三個(gè)主要造紙廠，它們的排放量占了大頭。

如果緬因州想在2045年前實(shí)現(xiàn)碳中和的目標(biāo)，就必須解決這些造紙廠和紙漿廠的排放問(wèn)題。此外，根據(jù)專(zhuān)注于工業(yè)影響的環(huán)保組織Industrious Labs的數(shù)據(jù)，這些工廠大多坐落于低收入社區(qū)，而且其中兩家還位于空氣污染物致癌風(fēng)險(xiǎn)較高的區(qū)域。這表明，這些工廠的運(yùn)營(yíng)可能與當(dāng)?shù)鼐用竦慕】担绕涫前┌Y發(fā)病率，存在密切關(guān)聯(lián)。

另一方面，造紙和紙漿行業(yè)對(duì)于緬因州的經(jīng)濟(jì)發(fā)展仍然至關(guān)重要。塞拉俱樂(lè)部緬因州分會(huì)的州保護(hù)和能源主管馬特·坎農(nóng)表示：“這些工廠為當(dāng)?shù)靥峁┝舜罅康墓?huì)崗位，造紙業(yè)對(duì)我們的社區(qū)來(lái)說(shuō)仍然非常重要?！?/p>

伍斯特理工學(xué)院的干燥研究中心一直在探索一種全新的干燥方式：利用激光。他們希望通過(guò)集中激光的能量，來(lái)高效干燥紙張、紙漿等各種材料。研究團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人亞古比表示，他們使用的激光與科幻電影中那種強(qiáng)大的激光武器截然不同。雖然激光能量巨大，甚至能熔化金屬，但將其分散在一個(gè)更大的區(qū)域，使其能量變得柔和，均勻地作用于被干燥的材料。

通過(guò)對(duì)食品的實(shí)驗(yàn)，研究人員已經(jīng)證明了這種技術(shù)的可行性。下一步，他們將深入研究激光能量對(duì)不同材料的影響，以確保干燥過(guò)程不會(huì)損害產(chǎn)品的品質(zhì)?！皩?duì)于紙張來(lái)說(shuō)，我們必須保證紙張的韌性不會(huì)降低，”亞古比強(qiáng)調(diào)，“而對(duì)于食品，我們則要確保其顏色和口感不受影響。”

因此，在將這項(xiàng)技術(shù)投入商業(yè)應(yīng)用之前，研究團(tuán)隊(duì)還需要收集更多的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)包括：激光能量在不同材料表面上的分布情況，以及激光能量能夠穿透材料的深度。有了這些數(shù)據(jù)，才能為不同的材料選擇最合適的系統(tǒng)尺寸和操作條件，并針對(duì)每一種特定的應(yīng)用場(chǎng)景設(shè)計(jì)相應(yīng)的激光模塊。

一旦這些細(xì)節(jié)確定下來(lái)，這種激光技術(shù)就可以很容易地應(yīng)用到新的商業(yè)規(guī)模干燥設(shè)備上，或者直接改造現(xiàn)有的設(shè)備。“這種技術(shù)非常適合改造，”亞古比說(shuō)道。

根據(jù)美國(guó)能源信息署的統(tǒng)計(jì)，2023年，美國(guó)工業(yè)部門(mén)排放了約13億噸二氧化碳，占全美總排放量的近三分之一。Industrious Labs的聯(lián)合創(chuàng)始人埃文·吉萊斯皮指出，這些排放中約有一半來(lái)自工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中所需的加熱環(huán)節(jié)，而這些加熱過(guò)程通常依賴(lài)天然氣或其他化石燃料。吉萊斯皮還提到，許多工業(yè)干燥工藝對(duì)溫度要求很高，傳統(tǒng)上很難用清潔能源替代化石燃料，因此工業(yè)干燥行業(yè)一直是減碳的難點(diǎn)。

“最大的挑戰(zhàn)在于，如何在工業(yè)生產(chǎn)中擺脫對(duì)天然氣的依賴(lài)，轉(zhuǎn)向清潔能源。”美國(guó)能源效率經(jīng)濟(jì)委員會(huì)行業(yè)總監(jiān)理查德·哈特表示?！肮I(yè)領(lǐng)域的轉(zhuǎn)型是一項(xiàng)龐大的工程，但也蘊(yùn)藏著巨大的潛力?！?/p>

Industrious Labs聯(lián)合創(chuàng)始人埃文·吉萊斯皮認(rèn)為，要想讓新技術(shù)發(fā)揮作用，就需要企業(yè)和政府共同努力，加大對(duì)老舊工業(yè)設(shè)施的改造投入。他強(qiáng)調(diào)，這樣的投入是非常值得的，不僅能增強(qiáng)工業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力，保持就業(yè)崗位，還能帶來(lái)顯著的環(huán)境效益?！皻夂虮Ｗo(hù)和就業(yè)并不對(duì)立，”吉萊斯皮說(shuō)，“我們可以通過(guò)對(duì)工業(yè)設(shè)施的現(xiàn)代化改造，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)和環(huán)境的雙贏。