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加州大学尔湾分校新闻

玉米秸秆和旧塑料可能成为新的煤炭

上个世纪初,地球上有16亿人。今天,我们有77亿人。

东北大学(Northeastern university)机械与工业工程杰出教授扬尼斯•莱万迪斯(Yiannis Levendis)表示:“不仅我们的人口数量增加了,而且我们每个人的消费都比那时候多。”“这就是为什么我们会面临资源竞争、空气和水污染、全球变暖、野火等所有这些问题。”

最近,Levendis被选为美国国家发明家学会的会员,这一荣誉属于那些“对生活质量、经济发展和社会福利产生了切实影响”的个人。“他的职业生涯就是创造可重复使用的产品,巧妙地重新利用我们的废物,并点燃大量的东西。

在左边,一个由Levendis设计的可重复使用的滤油器可以消除目前每年被扔掉的数百万个滤油器中的废物。在中间和右边的照片中,Levendis和他的同事使用一个专门的火炉来研究潜在燃料的燃烧。照片由Ruby Wallau/东北大学提供

“我们有各种各样可以燃烧的东西,”Levendis指着他在实验室里建造的一个特殊的塔状炉说,“我们希望用可再生的生物质和废弃的生物质来代替煤。”

煤炭燃烧时,会释放出大量有害污染物,包括汞、砷和其他重金属,以及会导致呼吸系统问题或产生酸雨的气体。它还会产生二氧化碳和其他气体,这些气体进入我们的大气层,就像一张毯子,把本该散发到太空的热量困在里面,导致地球变暖。Levendis正在寻找替代方案。

许多潜在的燃料来自玉米或大米等植物的未使用部分。我们不吃的谷壳和秸秆可以用作燃料。Levendis说,这仍然会释放二氧化碳,但由于植物在生长过程中吸收二氧化碳,大气中的二氧化碳总量不会改变。

“种植燃料从大气中吸收碳,”Levendis说。“当你燃烧它的时候,它又会释放出来。所以这是一个零和游戏。”

但是污染物呢?当这些植物被烧毁时,还会释放出什么呢?为了找到答案,Levendis在他的实验室里建造了两个独特的熔炉。

Levendis和他的同事用第一种方法来理解不同材料的燃烧。例如,他们放入一粒碾碎的稻壳,然后测量它燃烧的速度和温度。

在第二个熔炉中,Levendis测量生物质颗粒燃烧时产生的气体和微粒。

“有了这些信息,我们可以知道我们从中获得了多少能量,温度如何影响排放,”Levendis说。“我们可以看到如何改变燃烧行为,从而影响排放。”

Photo by Ruby Wallau/Northeastern University

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材料的排放会随着燃烧的速度和温度而变化。Levendis正试图找到从各种生物燃料中获取能源的最清洁的方法。

Levendis说,一种可能的燃料来源不是来自植物材料,而是废塑料。通过将塑料加热到高温而不需要氧气,Levendis和他的同事们能够将塑料变成一种燃烧干净的气体。大部分塑料会转化为气体,这些气体可以用来生长碳纳米管——一种薄而坚固的结构,用于设计柔性电子产品和其他新材料。剩下的气体可以像天然气一样用作能源。

但Levendis并不仅仅关注于燃料。他之前曾为汽车设计了一款环保的陶瓷滤油器,可以拆卸、清洗和重新安装。它可以消除目前每年扔掉的数百万个滤油器中的废物。

他还在寻找新的灭火方法。用于工业火灾的灭火泡沫污染了大气,污染了地下水。Levendis的研究表明,一杯液氮可以燃烧一平方米的柴油,然后蒸发回空气中(我们的空气中78%是氮气)。

Levendis说:“直接使用液氮可以立即扑灭危险的火灾。”“而且不会对环境造成损害,因为它会立即蒸发成氮气。”

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新闻旨在传播有益信息,英文原版地址:https://news.northeastern.edu/2020/01/15/could-corn-stalks-or-old-plastic-be-the-new-coal/