美国马萨诸塞州的一所大学正在研发一项全新的激光技术，旨在大幅减少缅因州造纸和纸浆行业产生的排放和能源消耗。伍斯特理工学院近期获得了美国能源部275万美元的资助，用于将这项工业干燥技术推向商业应用。“我们对此感到非常兴奋，这可能是一项革命性的技术，”该研究所干燥高级研究中心创始主任贾马尔·亚古比表示。
缅因州的造纸和纸浆行业每年排放约100万吨二氧化碳，占该州工业总排放量的一半左右。这些排放主要来自将木浆捣碎、压制和卷制成纸张的干燥工序。全州共有三个主要造纸厂，它们的排放量占了大头。
如果缅因州想在2045年前实现碳中和的目标，就必须解决这些造纸厂和纸浆厂的排放问题。此外，根据专注于工业影响的环保组织Industrious Labs的数据，这些工厂大多坐落于低收入社区，而且其中两家还位于空气污染物致癌风险较高的区域。这表明，这些工厂的运营可能与当地居民的健康，尤其是癌症发病率，存在密切关联。
另一方面，造纸和纸浆行业对于缅因州的经济发展仍然至关重要。塞拉俱乐部缅因州分会的州保护和能源主管马特·坎农表示：“这些工厂为当地提供了大量的工会岗位，造纸业对我们的社区来说仍然非常重要。”
伍斯特理工学院的干燥研究中心一直在探索一种全新的干燥方式：利用激光。他们希望通过集中激光的能量，来高效干燥纸张、纸浆等各种材料。研究团队负责人亚古比表示，他们使用的激光与科幻电影中那种强大的激光武器截然不同。虽然激光能量巨大，甚至能熔化金属，但将其分散在一个更大的区域，使其能量变得柔和，均匀地作用于被干燥的材料。
通过对食品的实验，研究人员已经证明了这种技术的可行性。下一步，他们将深入研究激光能量对不同材料的影响，以确保干燥过程不会损害产品的品质。“对于纸张来说，我们必须保证纸张的韧性不会降低，”亚古比强调，“而对于食品，我们则要确保其颜色和口感不受影响。”
因此，在将这项技术投入商业应用之前，研究团队还需要收集更多的数据。这些数据包括：激光能量在不同材料表面上的分布情况，以及激光能量能够穿透材料的深度。有了这些数据，才能为不同的材料选择最合适的系统尺寸和操作条件，并针对每一种特定的应用场景设计相应的激光模块。
一旦这些细节确定下来，这种激光技术就可以很容易地应用到新的商业规模干燥设备上，或者直接改造现有的设备。“这种技术非常适合改造，”亚古比说道。
根据美国能源信息署的统计，2023年，美国工业部门排放了约13亿吨二氧化碳，占全美总排放量的近三分之一。Industrious Labs的联合创始人埃文·吉莱斯皮指出，这些排放中约有一半来自工业生产过程中所需的加热环节，而这些加热过程通常依赖天然气或其他化石燃料。吉莱斯皮还提到，许多工业干燥工艺对温度要求很高，传统上很难用清洁能源替代化石燃料，因此工业干燥行业一直是减碳的难点。
“最大的挑战在于，如何在工业生产中摆脱对天然气的依赖，转向清洁能源。”美国能源效率经济委员会行业总监理查德·哈特表示。“工业领域的转型是一项庞大的工程，但也蕴藏着巨大的潜力。”
Industrious Labs联合创始人埃文·吉莱斯皮认为，要想让新技术发挥作用，就需要企业和政府共同努力，加大对老旧工业设施的改造投入。他强调，这样的投入是非常值得的，不仅能增强工业的竞争力，保持就业岗位，还能带来显著的环境效益。“气候保护和就业并不对立，”吉莱斯皮说，“我们可以通过对工业设施的现代化改造，实现经济和环境的双赢。
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