Un pulito

I ricercatori della Lehigh University collaborano alla ricerca finanziata dal DOE su una tecnica che combina apprendimento automatico e spettroscopia avanzata per caratterizzare le materie prime di scarto per l'idrogeno prodotto dalla gassificazione

Università di Lehigh

Immagine:

Il professore della Lehigh University Carlos Romero (a destra), direttore del Centro di ricerca energetica di Lehigh, e Zheng Yao (a sinistra), principale ricercatore presso l'ERC, stanno collaborando a un progetto di ricerca, "LIBS potenziato dal machine learning per misurare ed elaborare biocarburanti e carbone di scarto per Gasifier Improved Operation”, che ha recentemente ricevuto il finanziamento della Fase II dal Dipartimento dell’Energia. Il team che propone la proposta comprende Energy Research Co. (ERCo) a Plainfield, New Jersey (capofila di una piccola impresa), GTI Energy e SpG Consultants.

Credito: per gentile concessione dell'Institute for Cyber ​​Physical Infrastructure and Energy (I-CPIE)/Lehigh University

I ricercatori della Lehigh University Carlos Romero, direttore del Centro di ricerca energetica (ERC), co-direttore associato dell'Istituto per l'infrastruttura fisica e l'energia cibernetica (I-CPIE) e membro della facoltà del Dipartimento di ingegneria meccanica e meccanica, e Zheng Yao, ricercatore principale presso l'ERC, ha ricevuto un premio DOE STTR (Department of Energy Small Business Technology Transfer) per la Fase II della loro proposta, "LIBS potenziato dal machine learning per misurare ed elaborare biocarburanti e carbone di scarto per il funzionamento migliorato del gassificatore". " Il team che propone la proposta comprende Energy Research Co. (ERCo) a Plainfield, New Jersey (capofila di una piccola impresa), GTI Energy e SpG Consultants. A partire dall’agosto 2023, il budget del premio biennale ammonta a 1.650.000 dollari. Questa ricerca costituisce la Fase II del progetto complessivo, con la Fase I iniziale del progetto che va dal 2022 al 2023. L'amministrazione Biden ha fissato l'obiettivo di zero emissioni nette di gas serra (GHG) entro il 2050, e il DOE sostiene progetti che aiutano il Gli Stati Uniti raggiungono questo obiettivo.

Il carbone è stato utilizzato come fonte di energia sin dal 1880 e uno dei sottoprodotti del suo utilizzo sono i rifiuti di carbone, che possono contenere arsenico, cromo, mercurio e altre sostanze nocive. Nel 2019, l’uso del carbone ha prodotto 2.907 milioni di tonnellate di rifiuti di carbone, che possono essere accumulati per anni. Mentre si trovano, in attesa di un qualche tipo di smaltimento adeguato, i rifiuti di carbone presentano diversi rischi per le comunità e i lavoratori vicini. Questi pericoli potrebbero includere incendi spontanei, che possono rilasciare tossine e gas serra (metano e CO2) e metalli tossici, che possono filtrare nelle acque sotterranee e confluire nei corsi d’acqua. Anche il carbone immagazzinato è una risorsa sprecata, con circa il 60% dei rifiuti che contengono ancora potere calorifico vitale.

Per eliminare tali rischi per la vita umana e naturale e per recuperare e utilizzare i rifiuti, i ricercatori stanno studiando modi per utilizzare il carbone di scarto e altri materiali di biomassa a base di carbonio (come scarti di legno e residui agricoli) e rifiuti di plastica da utilizzare, in particolare come idrogeno. Questo processo è noto come gassificazione, che comporta, in sostanza, l'introduzione di un materiale a base di carbonio in ossigeno e calore elevato (superiore a 700 gradi Fahrenheit) in un recipiente del reattore chiamato gassificatore. La gassificazione può utilizzare queste materie prime di scarto per creare syngas, una sostanza che può essere trasformata in idrogeno. Il processo emette meno inquinanti rispetto alla combustione del carbone. L’idrogeno prodotto dalla gassificazione può anche aiutare gli Stati Uniti ad aumentare l’uso di idrogeno, un combustibile che emette meno gas serra, in linea con gli obiettivi dell’amministrazione Biden.

ERCo e CER lavorano da oltre un decennio su progetti congiunti che Romero definisce come “tecnologie trasversali, potenziate dall’intelligenza artificiale, compresi software intelligenti per applicazioni nei settori dell’energia e della produzione di energia”. Questa ricerca si adatta alla partnership e, nella Fase I, Lehigh ed ERCo si sono concentrati sullo sviluppo dei componenti di base di un sistema in grado, sul posto e in tempo reale, di caratterizzare la composizione delle miscele di materie prime prima che entrino nel gassificatore (vedi figura) .