美國馬薩諸塞州的一所大學(xué)正在研發(fā)一項全新的激光技術(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)院近期獲得了美國能源部275萬美元的資助，用于將這項工業(yè)干燥技術(shù)推向商業(yè)應(yīng)用。“我們對此感到非常興奮，這可能是一項革命性的技術(shù)，”該研究所干燥高級研究中心創(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題。此外，根據(jù)專注于工業(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)險較高的區(qū)域。這表明，這些工廠的運營可能與當(dāng)?shù)鼐用竦慕】?，尤其是癌癥發(fā)病率，存在密切關(guān)聯(lián)。

另一方面，造紙和紙漿行業(yè)對于緬因州的經(jīng)濟發(fā)展仍然至關(guān)重要。塞拉俱樂部緬因州分會的州保護和能源主管馬特·坎農(nóng)表示：“這些工廠為當(dāng)?shù)靥峁┝舜罅康墓徫唬旒垬I(yè)對我們的社區(qū)來說仍然非常重要?！?/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。他們希望通過集中激光的能量，來高效干燥紙張、紙漿等各種材料。研究團隊負責(zé)人亞古比表示，他們使用的激光與科幻電影中那種強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。

通過對食品的實驗，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不同材料的影響，以確保干燥過程不會損害產(chǎn)品的品質(zhì)?！皩τ诩垙垇碚f，我們必須保證紙張的韌性不會降低，”亞古比強調(diào)，“而對于食品，我們則要確保其顏色和口感不受影響?！?/p>

因此，在將這項技術(shù)投入商業(yè)應(yīng)用之前，研究團隊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，并針對每一種特定的應(yīng)用場景設(shè)計相應(yīng)的激光模塊。

一旦這些細節(jié)確定下來，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?！斑@種技術(shù)非常適合改造，”亞古比說道。

根據(jù)美國能源信息署的統(tǒng)計，2023年，美國工業(yè)部門排放了約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自工業(yè)生產(chǎn)過程中所需的加熱環(huán)節(jié)，而這些加熱過程通常依賴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。

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

Industrious Labs聯(lián)合創(chuàng)始人埃文·吉萊斯皮認為，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，加大對老舊工業(yè)設(shè)施的改造投入。他強調(diào)，這樣的投入是非常值得的，不僅能增強工業(yè)的競爭力，保持就業(yè)崗位，還能帶來顯著的環(huán)境效益。“氣候保護和就業(yè)并不對立，”吉萊斯皮說，“我們可以通過對工業(yè)設(shè)施的現(xiàn)代化改造，實現(xiàn)經(jīng)濟和環(huán)境的雙贏。