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      消除排放!世界上第一條生物質運輸管道蓄勢待發

      2023-08-28


      北伊利諾伊大學(Northern Illinois University)Mahdi Vaezi正在研究建造一條全球首創的生物質管道的可行性。 

             工程技術教授Vaezi說,該研究項目得到了美國農業部為期四年的65萬美元獎勵,可以為緬因州的世界上第一條生物質管道奠定基礎。

             簡單地說,生物質是來自植物和動物的可再生有機材料。自人類誕生以來,它就被用來做飯和取暖——比如,想想燒木頭的爐子或壁爐。

             據美國能源情報署(U.S. Energy Information Administration)稱,生物質在許多國家仍是一種重要的燃料,特別是在發展中國家用于烹飪和取暖。在許多發達國家,越來越多地將生物燃料用于運輸和發電,以避免使用礦物燃料排放二氧化碳。

             今天的生物質原料可以包括專用能源作物、農業作物殘茬、林業殘茬、藻類、木材加工殘茬以及城市和工業垃圾中的有機成分。使用生物質能的好處包括減少對外國石油的依賴,支持農業和森林產品工業,并有可能大大減少溫室氣體排放。

             “世界上大部分地區都依賴化石燃料,每個人都在尋找替代方案,”Vaezi說。“然而,我們有大量的生物質資源被浪費或未得到充分利用。”

             近十年前,Vaezi在加拿大阿爾伯塔大學的論文中首次研究了生物質管道的可行性。對于新項目,他將有更多的資源可供支配。

             美國農業部的撥款將部分用于為Still Gym的一個新的垃圾先進解決方案技術和生態系統實驗室(Waste Lab),購買大約10萬美元的儀器和設備,未來幾個月將在那里組裝一條30英尺(9)長的閉環原型管道。北伊利諾伊大學工程技術系、工程與工程技術學院和研究與創新合作司(RIPS)也將為實驗室的發展提供支持。

             RIPS還幫助Vaezi找到了該項目的行業和科學合作伙伴。該基金的合作者是芝加哥伊利諾伊大學(UIC)Parisa Mirbod博士(Mirbod實驗室)和生物質能用戶和生物煉制公司Biofine Developments Northeast Inc.。Mirbod和她在UIC的團隊將使用顆粒圖像測速(PIV)等流動可視化技術,研究纖維生物質顆粒漿在管道和泵中流動時塞流形成和減阻效應背后的現象。

             “這是一個很好的研究合作的例子,將教師專家與創新者、企業家、行業和學生聯系起來,”RIPS副總裁杰拉爾德·布拉西(Gerald Blazey)說。“我們很高興能幫助支持這項重要的研究。”

             Vaezi打算聘請一名博士生、三名碩士生和幾名本科生來負責實驗室的組成部分,高級設計團隊也將負責項目方面的工作。

             Vaezi說:“除了研究應用外,該項目還在流體力學、泵和管道系統、能源管理和流量儀表等領域具有教學示范作用。”

             在與緬因州建設管理學院協商后,該項目將包括一個大型長距離生物質管道的技術經濟案例研究,為緬因州伊斯特波特的一個商業港口提供一條潛在的10英里(16公里)長的木片管道。木片將被制成泥漿(水的混合物),通過管道輸送到港口,再運往歐洲。

             “緬因州有一個大型港口,部分用于向歐洲運送木片,但由于運輸問題,他們無法將足夠的材料運到港口,”Vaezi說。“一條管道可以消除每年成千上萬輛木片卡車的需求。”

      過去,運輸生物質原料的高成本(通常是用卡車運輸)一直是增加生物質能源設施規模的主要障礙。目前的研究將包括技術和經濟分析,以比較生物質管道流體運輸與卡車、火車和船舶運輸,在短距離、中距離和長距離的優劣。

             Vaezi說:“管道輸送被認為是接近零排放的過程,消除了與陸路運輸相關的環境和社會問題。”

             Vaezi說,管道系統的另一個好處是,生物質漿液可以加熱,以消滅可能受生物質運輸法規約束的污染物或蟲害。一旦交付,生物質可以被篩選以回收水,并轉移到一個開放的空間,在那里它可以自然或機械風干,幾乎沒有成本。

             除了木屑,NIU團隊還將研究通過管道泵送木屑和麥秸水混合物的經濟和機械可行性。

             “生物質原料提供了能源安全,”Vaezi說。“這是唯一一種可以直接轉化為生物燃料的可再生能源。”

             他補充說:“我們預計這項新工作將引入管道作為一種技術上可行和經濟上可行的運輸方式,以大規模和長距離運輸生物質原料,其成本明顯低于卡車、火車和船舶等其他運輸方式。這將使基于生物質的能源設施在規模和經濟方面與基于化石燃料的工廠競爭。”

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