Investigadores de WVU desarrollan tecnología de hidrógeno para reducir los gases de efecto invernadero de la industria de alimentos y bebidas

Un equipo de investigación de la Universidad de West Virginia, dirigido por Hailin Li, está desarrollando tecnología para descarbonizar la industria de alimentos y bebidas, eliminando potencialmente las emisiones de gases de efecto invernadero. (Ilustración WVU/Savanna Leech)

Ingenieros y científicos de la Universidad de West Virginia están desarrollando una caldera flexible de hidrógeno avanzada para ayudar a descarbonizar la industria de alimentos y bebidas y, finalmente, eliminar las emisiones de gases de efecto invernadero.

La tecnología, propuesta por Hailin Li, profesor del Departamento de Ingeniería Mecánica y Aeroespacial de la Facultad de Ingeniería y Recursos Minerales Benjamin M. Statler, suministrará energía térmica mediante la quema de combustible limpio en lugar de combustibles fósiles tradicionales. Los investigadores también trabajarán con las empresas de Morgantown para lograr esos objetivos.

El proyecto está financiado con una subvención de 3 millones de dólares del Departamento de Energía de EE. UU. y es uno de los 40 proyectos de este tipo centrados en el objetivo de la administración Biden de lograr emisiones netas cero para 2050.

"La industria alimentaria se enfrenta al desafío de cómo disminuir y eventualmente eliminar las emisiones de CO2", afirmó Li. "Si los líderes de la industria realmente quieren alcanzar ese objetivo para 2050, tienen que quemar combustible limpio libre de carbono o consumir electricidad limpia".

Tradicionalmente, la industria de alimentos y bebidas ha consumido electricidad y calor a partir de combustibles fósiles (incluido el gas natural), que liberan gases de efecto invernadero como dióxido de carbono y metano. En respuesta, el equipo de Li ha desarrollado un horno de combustible flexible que puede quemar hidrógeno puro, una alternativa más limpia, para producir agua caliente y vapor para el procesamiento del producto.

Sin embargo, el hidrógeno aún no está ampliamente disponible, por lo que el horno también puede funcionar con gas natural o su mezcla con hidrógeno en cualquier proporción. Li dijo que esta flexibilidad ayudará a cerrar la transición de la industria de los combustibles fósiles al hidrógeno a medida que se vuelva más común y económicamente asequible.

"El objetivo es impulsar una operación flexible con una eficiencia de utilización de energía de hasta el 98% y emisiones de óxidos de nitrógeno inferiores a tres partes por millón", dijo Li. "Entonces, cuando quememos hidrógeno en la industria alimentaria, tendremos cero emisiones de carbono cuando el hidrógeno se produzca consumiendo energía verde".

Además, el equipo de investigación de WVU agregó al horno un componente que llaman "economizador".

"El economizador es un dispositivo que puede recuperar el calor residual de los gases de escape", dijo Li. "Y eso hará que el sistema sea mucho más eficiente".

Para colaborar estrechamente con la industria alimentaria local, el equipo se ha asociado con Mountaintop Beverage, con sede en Morgantown, una instalación de fabricación de bebidas asépticas que extiende la vida útil de los productos lácteos y las alternativas lácteas mediante una tecnología de procesamiento térmico. Las bebidas se calientan a alta temperatura y se calientan y enfrían rápidamente, lo que esteriliza el producto y prolonga su vida útil hasta un año. La instalación empaqueta y prepara productos para envíos a escuelas y minoristas.

"Queremos ayudar a nuestra industria local desarrollando la tecnología para mitigar sus desafíos", dijo Li.

Mountaintop Beverage brindará a WVU acceso a sus instalaciones para tomar muestras de datos de operación del horno. También realizarán análisis de calidad y brindarán comentarios de la industria sobre la tecnología de calderas de hidrógeno a medida que se desarrolla y prueba.

Kristen Matak, profesora de ciencias animales y nutricionales en la Facultad de Agricultura, Recursos Naturales y Diseño de Davis, está ayudando a Li en el proyecto. Como científica alimentaria centrada en alimentos con valor añadido, seguridad alimentaria y control de calidad, está interesada en la seguridad y las consecuencias sensoriales de los métodos alternativos de procesamiento de la leche.

"Siempre que haya cambios en los sistemas de procesamiento de alimentos, debemos asegurarnos de que los impactos que estos cambios tienen en el producto final seguirán cumpliendo con los requisitos reglamentarios pertinentes y las buenas prácticas de fabricación", dijo. "Mi función en este proyecto es verificar la seguridad y la calidad del producto final mediante pruebas microbianas y análisis sensoriales".

Matak trabajará estrechamente con Li para optimizar el proceso de esterilización y minimizar el consumo de energía mientras se mantiene y mejora la calidad de los alimentos.

Los productos que salen de las líneas de Mountaintop son estables en almacenamiento, estériles y no requieren refrigeración, por lo que el procesamiento debe ser eficiente.

"Todas esas temperaturas y caudales son muy importantes para lograrlo, o se desperdiciarán muchos productos", dijo Matak.

WVU también se asociará con Neighborhood Kombuchery de Morgantown. Los investigadores también examinarán el proceso de producción de bebidas allí e identificarán enfoques para reducir el consumo de energía y las emisiones de gases de efecto invernadero.

Otros investigadores de WVU en el proyecto incluyen a Slava Akkerman, Songgang Qiu, Costas Sierros y Xi Yu.

Según Xingbo Liu, decano asociado de investigación del Statler College, “este es un gran ejemplo de colaboración multidisciplinaria y multiinstitucional. El equipo incluye profesores de las universidades Statler y Davis de WVU, el Laboratorio Nacional Oak Ridge, GTI Energy y Convergent Science Inc., así como sus socios industriales. WVU se comprometió recientemente a colaborar con Oak Ridge en las áreas de descarbonización y este es el primer proyecto conjunto”.

-WVU-

18/07/23

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