A university in Massachusetts is developing a new laser technology aimed at dramatically reducing the emissions and energy consumption generated by the paper and pulp industry in Maine. Worcester Polytechnic Institute recently received a $2.75 million grant from the U.S. Department of Energy to bring the industrial drying technology to commercial use. "We are very excited about this, this could be a revolutionary technology," said Jamal Yagoubi, founding director of the institute's Center for Advanced Research in Drying.
La carta e le industrie della polpa del Maine emettono circa 1 milione di tonnellate di anidride carbonica ogni anno, rappresentando circa la metà delle emissioni industriali totali dello stato. La maggior parte di queste emissioni proviene dal processo di essiccazione in cui la polpa di legno viene schiacciata, premuta e arrotolata in carta. Ci sono tre cartiere principali nello stato e rappresentano la maggior parte delle emissioni.
Se il Maine vuole diventare carbon neutral entro il 2045, deve affrontare le emissioni da questi mulini di carta e polpa. Inoltre, la maggior parte di queste fabbriche si trova in quartieri a basso reddito e due di esse si trovano in aree con un rischio maggiore di cancro dagli inquinanti atmosferici, secondo i laboratori industriosi, un gruppo ambientale che si concentra sugli impatti industriali. Ciò suggerisce che potrebbe esserci un forte legame tra il funzionamento di queste piante e la salute dei residenti locali, in particolare i tassi di cancro.
D'altra parte, l'industria della carta e della polpa rimane vitale per lo sviluppo economico del Maine. "Queste piante forniscono un numero significativo di posti di lavoro sindacale locali e l'industria cartacea rimane molto importante per la nostra comunità", ha affermato Matt Cannon, direttore della conservazione dello stato e dell'energia per il capitolo del Maine del Sierra Club.
Il Centro di ricerca sull'essiccazione del Worcester Polytechnic Institute ha esplorato un modo completamente nuovo di asciugatura: l'uso di laser. Sperano che focalizzando l'energia del laser, possano asciugare in modo efficiente vari materiali come carta e polpa. Il capo del team di ricerca, Yagoubi, ha affermato che il laser che hanno usato è molto diverso dalle potenti armi laser nei film di fantascienza. Sebbene il laser sia così potente che può persino sciogliere il metallo, disperdendolo su un'area più ampia consente la sua energia di essere morbida e uniformemente applicata al materiale da asciugare.
Attraverso esperimenti sul cibo, i ricercatori hanno dimostrato la fattibilità di questa tecnica. Successivamente, approfondiranno gli effetti dell'energia laser su materiali diversi per garantire che il processo di asciugatura non comprometta la qualità del prodotto. "Per la carta, dobbiamo garantire che la tenacità della carta non sia ridotta", ha sottolineato Yagoubi. "Per il cibo, dobbiamo garantire che il colore e il gusto non siano colpiti."
Pertanto, il team di ricerca dovrà raccogliere più dati prima di mettere in uso la tecnologia. Questi dati includono: la distribuzione dell'energia laser sulla superficie di materiali diversi e la profondità dell'energia laser può penetrare nel materiale. Con questi dati, le dimensioni e le condizioni operative del sistema più appropriate possono essere selezionate per materiali diversi e il modulo laser corrispondente può essere progettato per ogni scenario di applicazione specifico.
Una volta elaborati questi dettagli, questa tecnologia laser può essere facilmente applicata a nuove attrezzature di asciugatura su scala commerciale o retrofit direttamente di apparecchiature esistenti. "Questo tipo di tecnologia è perfetto per il retrofit", ha detto Yagoubi.
Secondo la US Energy Information Administration, il settore industriale degli Stati Uniti ha emesso circa 1,3 miliardi di tonnellate di anidride carbonica nel 2023, rappresentando quasi un terzo delle emissioni totali del paese. Evan Gillespie, co-fondatore di laboratori industriosi, osserva che circa la metà di queste emissioni proviene dal riscaldamento richiesto nei processi industriali che spesso si basano su gas naturale o altri combustibili fossili. Gillespie ha anche affermato che molti processi di essiccazione industriale sono molto impegnativi e tradizionalmente difficili da sostituire i combustibili fossili con energia pulita, quindi l'industria dell'essiccazione industriale è stata un punto difficile per ridurre il carbonio.
"La più grande sfida è come allontanarsi dalla dipendenza dal gas naturale nella produzione industriale e verso l'energia pulita". Afferma Richard Hart, direttore del settore dell'American Council per un'economia ad alta efficienza energetica. "La trasformazione del settore industriale è un grande progetto, ma ha anche un enorme potenziale".
Evan Gillespie, co-fondatore di Labs Labs, ritiene che fare nuove tecnologie richiederà uno sforzo concertato da parte di aziende e governi per investire di più nella retrofittazione di vecchie strutture industriali. Ha sottolineato che tale investimento è valsa la pena, non solo per migliorare la competitività dell'industria e preservare i posti di lavoro, ma anche per portare benefici ambientali significativi. "La protezione del clima e i posti di lavoro non sono opposti", ha detto Gillespie, "possiamo raggiungere una vittoria economica e ambientale modernizzando le nostre strutture industriali".
