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Oct 29, 2023

WVU 연구원, 식품, 음료 산업의 온실가스를 줄이기 위한 수소 기술 개발

Hailin Li가 이끄는 웨스트 버지니아 대학교 연구팀은 식품 및 음료 산업을 탈탄소화하여 잠재적으로 온실가스 배출을 제거하는 기술을 개발하고 있습니다. (WVU

Hailin Li가 이끄는 웨스트 버지니아 대학교 연구팀은 식품 및 음료 산업을 탈탄소화하여 잠재적으로 온실가스 배출을 제거하는 기술을 개발하고 있습니다. (WVU 일러스트레이션/사바나 리치)

웨스트 버지니아 대학교의 엔지니어와 과학자들은 식품 및 음료 산업의 탈탄소화를 돕고 궁극적으로 온실가스 배출을 제거하는 데 도움이 되는 첨단 수소 유연성 보일러를 개발하고 있습니다.

Benjamin M. Statler 공과대학 및 광물자원 대학의 기계항공우주공학과 교수인 Hailin Li가 제안한 이 기술은 전통적인 화석 연료가 아닌 청정 연료를 연소하여 열 에너지를 공급할 것입니다. 연구원들은 또한 이러한 목표를 달성하기 위해 Morgantown 기업과 협력할 것입니다.

이 프로젝트는 미국 에너지부로부터 300만 달러의 보조금을 지원받으며 2050년까지 순배출 제로 달성이라는 바이든 행정부의 목표에 초점을 맞춘 40개 프로젝트 중 하나입니다.

Li는 “식품 산업은 CO2 배출량을 줄이고 궁극적으로 제거하는 방법에 대한 과제에 직면해 있습니다.”라고 말했습니다. “업계 리더들이 정말로 2050년까지 그 목표를 달성하고 싶다면 탄소가 없는 청정 연료를 태우거나 청정 전기를 소비해야 합니다.”

전통적으로 식품 및 음료 산업은 이산화탄소와 메탄과 같은 온실가스를 배출하는 천연가스를 포함한 화석 연료로부터 전기와 열을 소비해 왔습니다. 이에 대응하여 Li 팀은 보다 깨끗한 대안인 순수 수소를 연소하여 제품 처리를 위한 온수와 증기를 생산할 수 있는 유연한 연료로를 개발했습니다.

그러나 수소는 아직 널리 이용 가능하지 않기 때문에 용해로는 천연가스나 수소와 어떤 비율로든 혼합하여 가동할 수도 있습니다. Li는 이러한 유연성이 업계가 화석 연료에서 수소로 전환하는 과정을 연결하는 데 도움이 될 것이라고 말했습니다. 이는 수소가 더욱 일반화되고 경제적으로 저렴해지기 때문입니다.

Li는 "목표는 최대 98%의 에너지 활용 효율과 3ppm 미만의 질소산화물 배출량으로 유연한 운영을 지원하는 것"이라고 말했습니다. “그래서 우리가 식품 산업에서 수소를 태울 때, 녹색 에너지를 소비하여 수소가 생산되면 탄소 배출이 0이 될 것입니다.”

또한 WVU 연구팀은 "이코노마이저"라고 부르는 구성 요소를 용광로에 추가했습니다.

“이코노마이저는 배기가스에서 폐열을 회수할 수 있는 장치입니다.”라고 Li는 말했습니다. "그러면 시스템이 훨씬 더 효율적이 될 것입니다."

지역 식품 산업과의 긴밀한 협력을 위해 팀은 열 처리 기술을 사용하여 유제품 및 유제품 대체품의 유통기한을 연장하는 무균 음료 제조 시설인 Morgantown에 본사를 둔 Mountaintop Beverage와 파트너십을 맺었습니다. 음료는 고온으로 가열되고 급속 가열 및 냉각 과정을 거쳐 제품을 살균하고 유통기한을 최대 1년까지 연장합니다. 이 시설에서는 학교와 소매업체에 배송할 제품을 포장하고 준비합니다.

“우리는 지역 산업의 과제를 완화할 수 있는 기술을 개발하여 지역 산업을 돕고 싶습니다.”라고 Li는 말했습니다.

Mountaintop Beverage는 WVU에 용해로 운영 데이터 샘플링을 위한 시설 접근권을 제공할 것입니다. 또한 품질 분석을 수행하고 수소 보일러 기술이 개발 및 테스트되는 과정에 대한 업계 의견을 제공합니다.

Davis College of Agriculture, Natural Resources and Design의 동물 및 영양 과학 교수인 Kristen Matak은 Li의 프로젝트를 지원하고 있습니다. 부가가치 식품, 식품 안전 및 품질 관리에 중점을 두고 있는 식품 과학자로서 그녀는 우유에 대한 대체 가공 방법의 안전성과 감각적 결과에 관심이 있습니다.

“식품 가공 시스템에 변화가 있을 때마다 우리는 이러한 변화가 최종 제품에 미치는 영향이 관련 규제 요건과 우수 제조 관행을 계속해서 충족하도록 보장해야 합니다.”라고 그녀는 말했습니다. “이 프로젝트에서 제가 맡은 역할은 미생물 테스트와 관능 분석을 통해 최종 제품의 안전성과 품질을 검증하는 것입니다.”