野火在美國(guó)西部變得越來(lái)越突出和普遍。造成這些火災(zāi)的一個(gè)因素是樹(shù)皮甲蟲(chóng)——一種在樹(shù)皮下挖洞和繁殖的小甲蟲(chóng)，如果受到嚴(yán)重侵?jǐn)_，最終會(huì)導(dǎo)致樹(shù)木腐爛和死亡。

被樹(shù)皮甲蟲(chóng)殺死的死樹(shù)和森林在美國(guó)西部的森林中很多見(jiàn)。根據(jù)楊百翰大學(xué)(Brigham Young University)化學(xué)工程教授安德魯·弗萊的說(shuō)法，在一些森林中，超過(guò)70%的樹(shù)木已經(jīng)死亡。這些枯死的樹(shù)木是野火的完美燃料，大大增加了大范圍和嚴(yán)重火災(zāi)的可能性。

為了幫助解決這個(gè)問(wèn)題，弗萊和楊百翰大學(xué)的其他研究人員致力于開(kāi)發(fā)新的方法，將這些枯死、腐爛的樹(shù)木轉(zhuǎn)化為可用于燃煤電廠的燃料。另一個(gè)結(jié)果是，使用這種燃料可以減少凈碳排放。

“從兩個(gè)角度來(lái)看，這個(gè)項(xiàng)目真的很有用?！备トR說(shuō)?！叭绻覀兡軠p少野火的發(fā)生進(jìn)而抵消一些碳排放，它就有更多的優(yōu)勢(shì)?！?/p>

然而，使用枯死和腐爛的樹(shù)木存在問(wèn)題。這些樹(shù)木是來(lái)自植物的生物質(zhì)、可再生有機(jī)材料，可能會(huì)給沒(méi)有能力處理它的傳統(tǒng)發(fā)電站帶來(lái)問(wèn)題。生物質(zhì)燃料會(huì)導(dǎo)致發(fā)電廠堵塞，燃燒木材釋放的礦物質(zhì)也會(huì)在機(jī)械裝置上覆蓋灰燼(結(jié)焦)，這可能很危險(xiǎn)。

“灰在燃燒器中是一件壞事，因?yàn)樗采w了傳熱表面和熱量需要逸出的地方。”弗萊說(shuō)?！八鼤?huì)降低整個(gè)發(fā)電廠的效率，如果你處理不當(dāng)，最終可能會(huì)讓發(fā)電廠關(guān)閉。”

考慮到這些問(wèn)題，弗萊和他的團(tuán)隊(duì)致力于創(chuàng)造一種生物質(zhì)燃料，讓發(fā)電廠可以放心使用。在猶他州埃默里縣亨特發(fā)電廠的一次演示中，弗萊和他的團(tuán)隊(duì)證明了這是可能的。他們?cè)谀抢?4小時(shí)燃燒了900噸與煤混合的生物質(zhì)，取得了巨大成功。該演示是一個(gè)重要的里程碑，表明生物質(zhì)燃料可以安全有效地用于發(fā)電廠。

這種成功很大程度上歸功于團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造的燃料。由于發(fā)電廠的設(shè)計(jì)旨在處理煤炭而不是樹(shù)木，因此為了避免對(duì)現(xiàn)有硬件進(jìn)行更改，創(chuàng)造一種新型燃料。

為了制造這種燃料，弗萊使用了兩種不同的方法。一種是將樹(shù)木切碎成非常小的顆粒，然后將它們加熱一段時(shí)間，這一過(guò)程稱(chēng)為烘焙。另一種稱(chēng)為蒸汽爆破的方法是用蒸汽對(duì)切碎的木材材料加壓，然后迅速釋放壓力。這些方法對(duì)開(kāi)發(fā)新燃料至關(guān)重要，因?yàn)樗鼈兲峁┝艘环N方法來(lái)分解樹(shù)木的木質(zhì)素結(jié)構(gòu)。一旦這種結(jié)構(gòu)被破壞，加工后的生物質(zhì)就可以被壓成顆粒并像煤炭一樣處理。

然而，即使使用這種新開(kāi)發(fā)的燃料，一些發(fā)電站可能仍不愿做出轉(zhuǎn)換。

弗萊說(shuō)：“發(fā)電廠必須確保燃料是安全的，因?yàn)槿绻惆寻l(fā)電廠停掉，那么它會(huì)傷害到整個(gè)系統(tǒng)中的每個(gè)人。”

為確保新制備燃料的安全性，弗萊和他的團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了廣泛的測(cè)試和調(diào)查。他們使用燃燒器和其他模仿發(fā)電廠的小型設(shè)備來(lái)測(cè)試他們的材料和新燃料，以確保一旦過(guò)渡到真正的發(fā)電廠就不會(huì)造成問(wèn)題。

研究人員計(jì)劃繼續(xù)與幾家發(fā)電廠合作，希望使生物質(zhì)燃料成為燃煤發(fā)電廠可行的長(zhǎng)期選擇。

有關(guān)這些努力的最新研究可以在《能源與燃料》雜志上找到。