美國馬薩諸塞州的一所大學正在研發一項全新的激光技術，旨在大幅減少緬因州造紙和紙漿行業產生的排放和能源消耗。伍斯特理工學院近期獲得了美國能源部275萬美元的資助，用于將這項工業干燥技術推向商業應用。“我們對此感到非常興奮，這可能是一項革命性的技術，”該研究所干燥高級研究中心創始主任賈馬爾·亞古比表示。
緬因州的造紙和紙漿行業每年排放約100萬噸二氧化碳，占該州工業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年前實現碳中和的目標，就必須解決這些造紙廠和紙漿廠的排放問題。此外，根據專注于工業影響的環保組織Industrious Labs的數據，這些工廠大多坐落于低收入社區，而且其中兩家還位于空氣污染物致癌風險較高的區域。這表明，這些工廠的運營可能與當地居民的健康，尤其是癌癥發病率，存在密切關聯。
另一方面，造紙和紙漿行業對于緬因州的經濟發展仍然至關重要。塞拉俱樂部緬因州分會的州保護和能源主管馬特·坎農表示：“這些工廠為當地提供了大量的工會崗位，造紙業對我們的社區來說仍然非常重要。”
伍斯特理工學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，研究人員已經證明了這種技術的可行性。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品的品質。“對于紙張來說，我們必須保證紙張的韌性不會降低，”亞古比強調，“而對于食品，我們則要確保其顏色和口感不受影響。”
因此，在將這項技術投入商業應用之前，研究團隊還需要收集更多的數據。這些數據包括：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。有了這些數據，才能為不同的材料選擇最合適的系統尺寸和操作條件，并針對每一種特定的應用場景設計相應的激光模塊。
一旦這些細節確定下來，這種激光技術就可以很容易地應用到新的商業規模干燥設備上，或者直接改造現有的設備。“這種技術非常適合改造，”亞古比說道。
根據美國能源信息署的統計，2023年，美國工業部門排放了約13億噸二氧化碳，占全美總排放量的近三分之一。Industrious Labs的聯合創始人埃文·吉萊斯皮指出，這些排放中約有一半來自工業生產過程中所需的加熱環節，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，許多工業干燥工藝對溫度要求很高，傳統上很難用清潔能源替代化石燃料，因此工業干燥行業一直是減碳的難點。
“最大的挑戰在于，如何在工業生產中擺脫對天然氣的依賴，轉向清潔能源。”美國能源效率經濟委員會行業總監理查德·哈特表示。“工業領域的轉型是一項龐大的工程，但也蘊藏著巨大的潛力。”
Industrious Labs聯合創始人埃文·吉萊斯皮認為，要想讓新技術發揮作用，就需要企業和政府共同努力，加大對老舊工業設施的改造投入。他強調，這樣的投入是非常值得的，不僅能增強工業的競爭力，保持就業崗位，還能帶來顯著的環境效益。“氣候保護和就業并不對立，”吉萊斯皮說，“我們可以通過對工業設施的現代化改造，實現經濟和環境的雙贏。
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