西弗吉尼亚大学研究人员开发氢技术以减少食品饮料行业的温室气体排放

西弗吉尼亚大学的工程师和科学家 正在开发一种先进的氢灵活锅炉，以帮助食品和饮料行业脱碳，并最终消除温室气体排放。

该技术由 西弗吉尼亚大学本杰明·斯塔特勒工程与矿产资源学院 机械 与航空航天工程系 教授 李海林提出，将通过燃烧清洁燃料而不是传统化石燃料来提供热能。研究人员还将与摩根敦企业合作以实现这些目标。

该项目由能源部提供的 300 万美元拨款资助，是专注于拜登政府到 2050 年实现净零排放目标的 40 个此类项目之一。

“食品行业面临着如何减少并最终消除二氧化碳排放的挑战，”李说。“如果行业领导者真想到 2050 年实现这一目标，他们必须要么燃烧无碳清洁燃料，要么消耗清洁电力。”

传统上，食品和饮料行业消耗来自化石燃料(包括天然气)的电力和热量，从而释放二氧化碳和甲烷等温室气体。为此，李的团队开发了一种灵活的燃料炉，可以燃烧纯氢(一种更清洁的替代品)来生产用于产品加工的热水和蒸汽。

然而，氢气尚未广泛使用，因此熔炉也可以使用天然气或其与氢气以任意比例的混合物运行。李说，随着氢变得更加普遍和经济实惠，这种灵活性将有助于该行业从化石燃料向氢的过渡。

“我们的目标是实现灵活运营，能源利用效率高达 98%，氮氧化物排放量低于百万分之三，”李说。“因此，当我们在食品工业中燃烧氢气时，当通过消耗绿色能源生产氢气时，我们将实现零碳排放。”

此外，西弗吉尼亚大学研究小组还在熔炉中添加了一个他们称之为“省煤器”的组件。

“省煤器是一种可以回收废气余热的装置。”李说。“这将使系统更加高效。”

为了与当地食品行业密切合作，该团队与总部位于摩根敦的 Mountaintop Beverage 合作，这是一家无菌饮料制造厂，利用热处理技术延长乳制品和乳制品替代品的保质期。饮料被加热到高温并经历快速加热和冷却，从而对产品进行灭菌并将保质期延长至一年。该工厂包装和准备产品，以便运送到学校和零售商。

“我们希望通过开发技术来帮助当地工业减轻他们的挑战，”李说。

Mountaintop Beverage 将向西弗吉尼亚大学提供其设施的使用权，以对熔炉运行数据进行采样。他们还将进行质量分析，并在氢锅炉技术的开发和测试过程中提供有关该技术的行业意见。

戴维斯农业、自然资源与设计学院 动物 和营养科学教授 克里斯汀·马塔克(Kristen Matak)正在协助李完成该项目。作为一名专注于增值食品、食品安全和质量控制的食品科学家，她对牛奶替代加工方法的安全性和感官后果感兴趣。

“每当食品加工系统发生变化时，我们必须确保这些变化对最终产品的影响将继续满足相关监管要求和良好生产规范，”她说。“我在这个项目中的作用是通过微生物测试和感官分析来验证最终产品的安全性和质量。”

Matak 将与 Li 密切合作，优化灭菌过程并最大限度地减少能源消耗，同时保持和提高食品质量。

Mountaintop 生产线生产的产品货架稳定、无菌且不需要冷藏，因此加工必须高效。

“所有这些温度和流速对于实现这一目标非常重要，否则会浪费大量产品，”马塔克说。

西弗吉尼亚大学也将与摩根敦的 Neighborhood Kombuchery 合作。研究人员还将检查那里的饮料生产过程，并找出减少能源消耗和温室气体排放的方法。

参与该项目的其他西弗吉尼亚大学研究人员包括 Slava Akkerman、 Songgang Qiu、 Kostas Sierros 和 Xi Yu。

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