Les chercheurs de la WVU développent une technologie de l'hydrogène pour réduire les gaz à effet de serre provenant de l'industrie alimentaire et des boissons

Une équipe de recherche de l’Université de Virginie occidentale, dirigée par Hailin Li, développe une technologie pour décarboner l’industrie alimentaire et des boissons, éliminant ainsi potentiellement les émissions de gaz à effet de serre. (Illustration WVU/Savanna Leech)

Les ingénieurs et les scientifiques de l’Université de Virginie occidentale développent une chaudière flexible à hydrogène avancée pour aider à décarboner l’industrie alimentaire et des boissons et, à terme, éliminer les émissions de gaz à effet de serre.

La technologie, proposée par Hailin Li, professeur au Département de génie mécanique et aérospatial du Collège d'ingénierie et de ressources minérales Benjamin M. Statler, fournira de l'énergie thermique en brûlant des combustibles propres plutôt que des combustibles fossiles traditionnels. Les chercheurs travailleront également avec les entreprises de Morgantown pour atteindre ces objectifs.

Le projet est financé par une subvention de 3 millions de dollars du département américain de l'Énergie et est l'un des 40 projets de ce type axés sur l'objectif de l'administration Biden d'atteindre zéro émission nette d'ici 2050.

« L'industrie alimentaire est confrontée au défi de savoir comment réduire, puis éliminer les émissions de CO2 », a déclaré M. Li. « Si les dirigeants de l’industrie veulent vraiment atteindre cet objectif d’ici 2050, ils doivent soit brûler du carburant propre sans carbone, soit consommer de l’électricité propre. »

Traditionnellement, l’industrie agroalimentaire consomme de l’électricité et de la chaleur provenant de combustibles fossiles, notamment du gaz naturel, qui libèrent des gaz à effet de serre tels que le dioxyde de carbone et le méthane. En réponse, l'équipe de Li a développé un four à combustible flexible capable de brûler de l'hydrogène pur, une alternative plus propre, pour produire de l'eau chaude et de la vapeur pour le traitement des produits.

Cependant, l'hydrogène n'est pas encore largement disponible, de sorte que le four peut également fonctionner au gaz naturel ou à son mélange avec de l'hydrogène dans n'importe quelle proportion. Li a déclaré que cette flexibilité contribuerait à faciliter la transition de l'industrie des combustibles fossiles vers l'hydrogène, à mesure que celui-ci deviendrait plus courant et économiquement abordable.

"L'objectif est d'alimenter une opération flexible avec une efficacité d'utilisation de l'énergie allant jusqu'à 98 % et des émissions d'oxydes d'azote inférieures à trois parties par million", a déclaré Li. "Ainsi, lorsque nous brûlons de l'hydrogène dans l'industrie alimentaire, nous n'aurons aucune émission de carbone lorsque l'hydrogène sera produit en consommant de l'énergie verte."

De plus, l’équipe de recherche du WVU a ajouté au four un composant qu’elle appelle « l’économiseur ».

"L'économiseur est un dispositif qui peut récupérer la chaleur perdue des gaz d'échappement", a expliqué Li. "Et cela rendra le système beaucoup plus efficace."

Pour une collaboration étroite avec l'industrie alimentaire locale, l'équipe s'est associée à Mountaintop Beverage, basée à Morgantown, une usine de fabrication de boissons aseptiques qui prolonge la durée de conservation des produits laitiers et des alternatives laitières grâce à une technologie de traitement thermique. Les boissons sont chauffées à haute température et subissent un chauffage et un refroidissement rapides, ce qui stérilise le produit et prolonge la durée de conservation jusqu'à un an. L'installation emballe et prépare les produits pour les expéditions aux écoles et aux détaillants.

« Nous voulons aider notre industrie locale en développant la technologie pour atténuer leurs défis », a déclaré Li.

Mountaintop Beverage fournira à WVU un accès à ses installations pour échantillonner les données de fonctionnement du four. Ils effectueront également des analyses de qualité et fourniront des commentaires à l'industrie sur la technologie des chaudières à hydrogène au fur et à mesure de son développement et de ses tests.

Kristen Matak, professeur de sciences animales et nutritionnelles au Davis College of Agriculture, Natural Resources and Design, assiste Li sur le projet. En tant que scientifique en alimentation spécialisée dans les aliments à valeur ajoutée, la sécurité alimentaire et le contrôle de la qualité, elle s'intéresse à la sécurité et aux conséquences sensorielles des méthodes alternatives de transformation du lait.

« Chaque fois que des changements sont apportés aux systèmes de transformation des aliments, nous devons garantir que les impacts de ces changements sur le produit final continueront de répondre aux exigences réglementaires et aux bonnes pratiques de fabrication », a-t-elle déclaré. «Mon rôle dans ce projet est de vérifier la sécurité et la qualité du produit final à l'aide de tests microbiens et d'analyses sensorielles.»