تقوم جامعة في ماساتشوستس بتطوير تقنية جديدة ليزر تهدف إلى تقليل الانبعاثات واستهلاك الطاقة الناتجة عن صناعة الورق واللب في ولاية ماين. تلقى معهد Worcester Polytechnic مؤخرًا منحة بقيمة 2.75 مليون دولار من وزارة الطاقة الأمريكية لتقديم تكنولوجيا التجفيف الصناعي إلى الاستخدام التجاري. وقال جمال ياجبي ، المدير المؤسس لمركز الأبحاث المتقدمة في التجفيف: "نحن متحمسون للغاية لذلك ، قد تكون هذه تقنية ثورية".
تنبعث صناعات الورق واللب في ولاية ماين حوالي مليون طن من ثاني أكسيد الكربون سنويًا ، وهو ما يمثل حوالي نصف إجمالي الانبعاثات الصناعية في الولاية. معظم هذه الانبعاثات تأتي من عملية التجفيف حيث يتم هروب لب الخشب وضغطه ودحرجه في الورق. هناك ثلاثة مصانع ورقية رئيسية في الولاية ، وهي تمثل معظم الانبعاثات.
إذا أراد مين أن تصبح محايدة من الكربون بحلول عام 2045 ، فيجب أن يعالج الانبعاثات من هذه الورق واللو مطاحن اللب. علاوة على ذلك ، فإن معظم هذه المصانع في الأحياء ذات الدخل المنخفض ، واثنان منها في مناطق ذات خطر أكبر من الإصابة بالسرطان من ملوثات الهواء ، وفقًا لمختبرات مجتهدة ، وهي مجموعة بيئية تركز على الآثار الصناعية. هذا يشير إلى أنه قد يكون هناك صلة قوية بين تشغيل هذه النباتات وصحة السكان المحليين ، وخاصة معدلات السرطان.
من ناحية أخرى ، تظل صناعة الورق واللب ضرورية للتنمية الاقتصادية لماين. وقال مات كانون ، مدير الحفاظ على الدولة والطاقة في فرع مين نادي سييرا نادي مين: "توفر هذه المصانع عددًا كبيرًا من وظائف الاتحاد المحلي ، ولا تزال صناعة الورق مهمة للغاية لمجتمعنا".
يستكشف مركز أبحاث التجفيف في معهد Worcester Polytechnic طريقة جديدة تمامًا للتجفيف: استخدام الليزر. يأملون أنه من خلال تركيز طاقة الليزر ، يمكنهم تجفيف المواد المختلفة بشكل فعال مثل الورق واللب. قال رئيس فريق البحث ، Yagoubi ، إن الليزر الذي استخدموه يختلف تمامًا عن أسلحة الليزر القوية في أفلام الخيال العلمي. على الرغم من أن الليزر قوي لدرجة أنه يمكن أن يذوب المعدن ، إلا أن تفريقه على مساحة أكبر يتيح أن تكون طاقتها ناعمة وتطبيقها بالتساوي على المواد التي يتم تجفيفها.
من خلال التجارب على الطعام ، أظهر الباحثون جدوى هذه التقنية. بعد ذلك ، سوف يتنقلون في تأثيرات طاقة الليزر على مواد مختلفة لضمان أن عملية التجفيف لا تهدد جودة المنتج. "بالنسبة للورق ، يتعين علينا التأكد من عدم تقليل صلابة الورقة" ، أكد ياجوبي. "بالنسبة للطعام ، علينا أن نضمن عدم تأثر اللون والذوق".
لذلك ، سيحتاج فريق البحث إلى جمع المزيد من البيانات قبل استخدام التكنولوجيا في الاستخدام التجاري. تتضمن هذه البيانات: توزيع طاقة الليزر على سطح المواد المختلفة ، ويمكن أن يخترق عمق طاقة الليزر المادة. باستخدام هذه البيانات ، يمكن تحديد حجم النظام وظروف التشغيل الأنسب لمواد مختلفة ، ويمكن تصميم وحدة الليزر المقابلة لكل سيناريو تطبيق محدد.
بمجرد تحديد هذه التفاصيل ، يمكن تطبيق تقنية الليزر هذه بسهولة على معدات تجفيف جديدة على نطاق تجاري ، أو تعديل المعدات الحالية مباشرة. وقال ياجبي "هذا النوع من التكنولوجيا مثالية لإعادة التعديل التحديثي".
وفقًا لإدارة معلومات الطاقة الأمريكية ، انبعث القطاع الصناعي الأمريكي حوالي 1.3 مليار طن من ثاني أكسيد الكربون في عام 2023 ، وهو ما يمثل ما يقرب من ثلث إجمالي انبعاثات البلاد. يلاحظ إيفان جيلبيس ، المؤسس المشارك لـ Vastrious Labs ، أن حوالي نصف هذه الانبعاثات تأتي من التدفئة المطلوبة في العمليات الصناعية التي تعتمد غالبًا على الغاز الطبيعي أو الوقود الأحفوري الأخرى. ذكرت Gillespie أيضًا أن العديد من عمليات التجفيف الصناعي هي متطلبة بدرجة حرارة للغاية ويصعب عليها استبدال الوقود الأحفوري بالطاقة النظيفة ، وبالتالي فإن صناعة التجفيف الصناعي كانت نقطة صعبة للحد من الكربون.
"التحدي الأكبر هو كيفية الابتعاد عن الاعتماد على الغاز الطبيعي في الإنتاج الصناعي وتجاه الطاقة النظيفة." يقول ريتشارد هارت ، مدير الصناعة في المجلس الأمريكي لاقتصاد كفاءة في استخدام الطاقة. "إن تحول القطاع الصناعي هو مشروع ضخم ، لكن لديه أيضًا إمكانات هائلة."
يعتقد إيفان جيلبيس ، المؤسس المشارك لـ Vastrious Labs ، أن صنع تقنيات جديدة سيتطلب جهداً متضوراً من قبل الشركات والحكومات للاستثمار أكثر في التعديل التحديثي للمرافق الصناعية القديمة. وأكد أن مثل هذا الاستثمار يستحق ذلك ، ليس فقط لتعزيز القدرة التنافسية للصناعة والحفاظ على الوظائف ، ولكن أيضًا لتحقيق فوائد بيئية كبيرة. وقال جيليسبي: "حماية المناخ ووظائفها ليست من الأضداد ، يمكننا تحقيق الفوز الاقتصادي والبيئي من خلال تحديث مرافقنا الصناعية".
