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Oct 29, 2023

WVUの研究者が食品・飲料業界からの温室効果ガスを削減する水素技術を開発

Hailin Li 氏が率いるウェストバージニア大学の研究チームは、食品および飲料業界を脱炭素化し、温室効果ガスの排出を排除する可能性のある技術を開発しています。 (WVU

Hailin Li 氏が率いるウェストバージニア大学の研究チームは、食品および飲料業界を脱炭素化し、温室効果ガスの排出を排除する可能性のある技術を開発しています。 （WVU イラスト/サバンナ・リーチ）

ウェストバージニア大学のエンジニアと科学者は、食品および飲料業界の脱炭素化を支援し、最終的には温室効果ガスの排出を排除するための先進的な水素フレキシブルボイラーを開発しています。

ベンジャミン・M・スタットラー工学・鉱物資源大学機械・航空宇宙工学科教授のハイリン・リー氏が提案したこの技術は、従来の化石燃料ではなくクリーンな燃料を燃焼させることで熱エネルギーを供給する。 研究者らはこれらの目標を達成するためにモーガンタウンの企業とも協力する予定だ。

このプロジェクトは米国エネルギー省からの300万ドルの補助金によって資金提供されており、2050年までに実質ゼロ排出を達成するというバイデン政権の目標に焦点を当てた40件のプロジェクトのうちの1つである。

「食品業界は、どのようにしてCO2排出量を削減し、最終的にはゼロにするかという課題に直面している」とリー氏は述べた。 「業界のリーダーが本当に2050年までにその目標を達成したいのであれば、カーボンフリーのクリーンな燃料を燃やすか、クリーンな電力を消費する必要がある。」

従来、食品および飲料業界は、天然ガスを含む化石燃料からの電力と熱を消費しており、二酸化炭素やメタンなどの温室効果ガスを排出してきました。 これに応えて、リー氏のチームは、よりクリーンな代替品である純粋な水素を燃焼させ、製品処理用の熱水と蒸気を生成できるフレキシブル燃料炉を開発した。

ただし、水素はまだ広く利用されていないため、炉は天然ガスまたは任意の比率の水素との混合物でも稼働できます。 リー氏は、この柔軟性は、化石燃料がより一般的で経済的に手頃な価格になるにつれて、業界の化石燃料から水素への移行を橋渡しするのに役立つだろうと述べた。

「目標は、エネルギー利用効率を最大98%、窒素酸化物の排出量を3ppm未満にして柔軟な運用を推進することです」とリー氏は述べた。 「したがって、食品産業で水素を燃焼させると、グリーンエネルギーを消費して水素が生成され、二酸化炭素排出量はゼロになります。」

さらに、WVU 研究チームは、「エコノマイザー」と呼ばれるコンポーネントを炉に追加しました。

「エコノマイザーは排ガスから廃熱を回収できる装置です」とリー氏は語った。 「これにより、システムの効率が大幅に向上します。」

地元の食品産業との緊密な連携のため、チームはモーガンタウンに拠点を置くマウンテントップ ビバレッジと提携しました。マウンテントップ ビバレッジは、熱処理技術を使用して乳製品や乳製品代替品の賞味期限を延長する無菌飲料製造施設です。 飲料は高温に加熱され、急速な加熱と冷却が行われるため、製品が殺菌され、賞味期限が 1 年間延長されます。 この施設では、学校や小売店に出荷するために製品を梱包し、準備します。

「私たちは地元産業の課題を軽減する技術を開発することで地元産業を支援したいと考えています」とリー氏は語った。

Mountaintop Beverage は、炉稼働データをサンプリングするための施設へのアクセスを WVU に提供します。 彼らはまた、品質分析を実行し、開発およびテスト中の水素ボイラー技術に関する業界の情報を提供します。

デイビス農業・天然資源・デザイン大学の動物栄養科学教授、クリステン・マタク氏がこのプロジェクトでリー氏を支援している。 付加価値のある食品、食品の安全性、品質管理に焦点を当てている食品科学者として、彼女は牛乳の代替加工方法の安全性と感覚への影響に興味を持っています。

「食品加工システムに変更が加えられるたびに、その変更が最終製品に与える影響が引き続き関連する規制要件と適正製造慣行を満たしていることを確認する必要があります」と彼女は述べた。 「このプロジェクトにおける私の役割は、微生物検査と官能分析を使用して最終製品の安全性と品質を検証することです。」