La technologie de l'hydrogène pour réduire les gaz à effet de serre provenant de l'industrie alimentaire et des boissons
Des ingénieurs et des scientifiques de l'université de Virginie-Occidentale mettent au point une chaudière à hydrogène flexible avancée pour aider à décarboniser l'industrie des aliments et des boissons et, à terme, à éliminer les émissions de gaz à effet de serre.
Une équipe de recherche de l'université de Virginie occidentale, dirigée par Hailin Li, met au point une technologie permettant de décarboniser l'industrie des aliments et des boissons, ce qui pourrait permettre d'éliminer les émissions de gaz à effet de serre.
WVU Illustration/Savanna Leech
Cette technologie, proposée par Hailin Li, professeur au département d'ingénierie mécanique et aérospatiale du Benjamin M. Statler College of Engineering and Mineral Resources de la WVU, fournira de l'énergie thermique en brûlant un combustible propre plutôt que les combustibles fossiles traditionnels. Les chercheurs travailleront également avec des entreprises de Morgantown pour atteindre ces objectifs.
Le projet est financé par une subvention de 3 millions de dollars du ministère américain de l'énergie et est l'un des 40 projets de ce type axés sur l'objectif de l'administration Biden de parvenir à des émissions nettes nulles d'ici 2050.
"L'industrie alimentaire est confrontée au défi de la diminution et de l'élimination des émissions de CO2", a déclaré M. Li. "Si les dirigeants de l'industrie veulent vraiment atteindre cet objectif d'ici 2050, ils doivent soit brûler des combustibles propres sans carbone, soit consommer de l'électricité propre.
Traditionnellement, l'industrie des aliments et des boissons consomme de l'électricité et de la chaleur provenant de combustibles fossiles, dont le gaz naturel, qui libèrent des gaz à effet de serre tels que le dioxyde de carbone et le méthane. L'équipe de M. Li a donc mis au point un four à combustible flexible capable de brûler de l'hydrogène pur, une alternative plus propre, afin de produire de l'eau chaude et de la vapeur pour le traitement des produits.
Toutefois, l'hydrogène n'étant pas encore largement disponible, le four peut également fonctionner au gaz naturel ou à son mélange avec de l'hydrogène dans n'importe quel rapport. Selon M. Li, cette flexibilité aidera l'industrie à passer des combustibles fossiles à l'hydrogène, à mesure que celui-ci deviendra plus courant et économiquement plus abordable.
"L'objectif est d'alimenter une opération flexible avec une efficacité d'utilisation de l'énergie allant jusqu'à 98 % et des émissions d'oxydes d'azote inférieures à trois parties par million", a déclaré M. Li. "Ainsi, lorsque nous brûlerons l'hydrogène dans l'industrie alimentaire, nous n'aurons aucune émission de carbone puisque l'hydrogène est produit en consommant de l'énergie verte.
En outre, l'équipe de recherche de la WVU a ajouté au four un composant qu'elle appelle "économiseur".
"L'économiseur est un dispositif qui permet de récupérer la chaleur perdue des gaz d'échappement", explique M. Li. "Cela rendra le système beaucoup plus efficace.
Pour une collaboration étroite avec l'industrie alimentaire locale, l'équipe s'est associée à Mountaintop Beverage, une usine de fabrication de boissons aseptiques basée à Morgantown, qui prolonge la durée de conservation des produits laitiers et des substituts laitiers à l'aide d'une technologie de traitement thermique. Les boissons sont portées à haute température et subissent un réchauffement et un refroidissement rapides, ce qui stérilise le produit et prolonge sa durée de conservation jusqu'à un an. L'installation conditionne et prépare les produits pour les expédier aux écoles et aux détaillants.
"Nous voulons aider notre industrie locale en développant la technologie qui lui permettra de relever les défis auxquels elle est confrontée", a déclaré M. Li.
Mountaintop Beverage permettra à la WVU d'accéder à ses installations pour y prélever des échantillons et des données sur le fonctionnement des fours. Elle effectuera également des analyses de qualité et fournira à l'industrie des informations sur la technologie de la chaudière à hydrogène au fur et à mesure qu'elle sera développée et testée.
Kristen Matak, professeur de sciences animales et nutritionnelles au Davis College of Agriculture, Natural Resources and Design, assiste Li dans ce projet. En tant que scientifique alimentaire spécialisée dans les aliments à valeur ajoutée, la sécurité alimentaire et le contrôle de la qualité, elle s'intéresse à la sécurité et aux conséquences sensorielles des différentes méthodes de traitement du lait.
"Chaque fois que des changements sont apportés aux systèmes de transformation des aliments, nous devons nous assurer que les effets de ces changements sur le produit final continueront à répondre aux exigences réglementaires et aux bonnes pratiques de fabrication", a-t-elle déclaré. "Mon rôle dans ce projet est de vérifier la sécurité et la qualité du produit final à l'aide de tests microbiens et d'analyses sensorielles.
Matak travaillera en étroite collaboration avec Li pour optimiser le processus de stérilisation et minimiser la consommation d'énergie tout en maintenant et en améliorant la qualité des aliments.
Les produits qui sortent des lignes de Mountaintop sont stables à l'étalage, stériles et ne nécessitent pas de réfrigération, de sorte que le traitement doit être efficace.
"Toutes ces températures et tous ces débits sont très importants pour y parvenir, sinon on gaspille beaucoup de produits", explique M. Matak.
L'université WVU s'associera également à la Neighborhood Kombuchery de Morgantown. Les chercheurs examineront également le processus de production des boissons et identifieront des approches permettant de réduire la consommation d'énergie et les émissions de gaz à effet de serre.
Les autres chercheurs de la WVU participant au projet sont Slava Akkerman, Songgang Qiu, Kostas Sierros et Xi Yu.
Selon Xingbo Liu, doyen associé pour la recherche au Statler College, "il s'agit d'un excellent exemple de collaboration pluridisciplinaire et pluri-institutionnelle. L'équipe comprend des professeurs des collèges Statler et Davis de la WVU, le laboratoire national Oak Ridge, GTI Energy et Convergent Science Inc. ainsi que leurs partenaires industriels. La WVU s'est récemment engagée à collaborer avec Oak Ridge dans les domaines de la décarbonisation et il s'agit du premier projet commun.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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