Känt allmänt som "Muffinmonstret, ”den här skräddarsydda industriella kvarnen vid Pacific Northwest National Laboratory används för att strimla biomassa, inklusive matavfall, att skapa en slurry som kan pumpas in i en reaktor som omvandlar den till energirikt biobränsle som skulle kunna användas i bränsleblandningar som ersätter konventionella fossila bränslen. Kredit:Andrea Starr | Pacific Northwest National Laboratory
När vi äter, våra kroppar omvandlar mat till energi som ger bränsle till våra liv. Men vad händer med energin som lagras i de 80 miljarder pund mat som slängs årligen i Amerika? Som en del av att främja hållbara energilösningar, forskare vid Department of Energy's Pacific Northwest National Laboratory omvandlar matavfall till rent, förnybart bränsle som kan driva våra plan, tåg och bilar.
I årtionden, PNNL-forskare har stött DOE:s mål att kostnadseffektivt producera bränslen som härrör från växt- eller djuravfall snarare än petroleum. De har utvecklat teknik för att producera dessa biobränslen från råvaror inklusive jordbruksrester, skogsbiprodukter, alger, och även avloppsslam och gödsel.
I sina senaste ansträngningar, forskare har framgångsrikt omvandlat matavfall från Joint Base Lewis-McChord och Coyote Ridge Corrections Center till ett energitätt biobränsle som kan hjälpa till att ersätta dagens fossila bränslen. Tidiga resultat tyder på att matsvinn kan ge en trifekta av effektivitet, ekonomiska och miljömässiga fördelar.
Först, ur effektivitetssynpunkt, matavfallets högre fetthalt och lägre mineralhalt gör att fler liter biobränsle kan produceras per ton matavfall än med andra råvaror. Görs enkelt till en pumpbar slurry, matavfall förenklar produktionen och minimerar kostnaden för förbearbetning som andra råvaror behöver.
Andra, det kan vara möjligt att få matavfall billigare än andra råvaror med högre odlings- och skördekostnader. Det genereras redan i överflöd, och folk är villiga att betala för dess förfogande. Att använda matavfall i stället för att odla grödor som majs eller sojabönor för att producera biobränsle förhindrar också att åkermark ägnas åt bränsle snarare än mat.
Tredje, att förvandla detta avfall till bränsle skulle hindra det från att hamna på deponier, vilket är viktigt med tanke på de senaste förbuden som är specifika för matavfall. När avfallet sönderfaller, det genererar metan – en potent växthusgas som släpps ut i miljön om den inte fångas upp.
PNNL-forskare undersöker hur man på ett kostnadseffektivt sätt kan förvandla gröt som denna till biobränsle. Som en del av deras ansträngningar att skala upp produktionen och få de effektivitetsvinster som behövs för en storskalig användning, de har testat en mängd olika potentiella råvaror inklusive förbrukad spannmål från ett lokalt bryggeri, visas här, samt kaféavfall och köksrester. Kredit:Andrea Starr | Pacific Northwest National Laboratory
Hur det är gjort
PNNL-forskare som strävar efter denna win-win-win börjar med att blanda avfallet, ofta med hjälp av skräddarsydd utrustning känd som muffinsmonstret som maler upp allt från ben och gristle till frön, omslag och förpackningar. Den resulterande gröten värms upp så att den kontinuerligt kan pumpas in i en reaktor och omvandlas till bränsle.
Forskarna testar olika typer av matavfall för att se om de kan uppnå konsekventa resultat. Under experiment, de hanterar många kemiska och processtekniska utmaningar när de uppstår. De finjusterar värmeväxlingsdesignen, lösa pumpproblem och utveckla kontinuerliga separationstekniker.
Forskare försöker också utöka basen av biomassaresurser för att uppnå effektivitetsvinster som behövs för storskalig användning. Arbeta med resursbedömningsteam, de testar olika råvarublandningar med ett öga mot att exakt representera olika avfallskällor som kan komma samman i lokala nav.
Till exempel, de utvärderar de tillgängliga resurserna inom en radie på 50 mil från Detroit, Mich., för att bestämma blandningen av matavfall, avloppsslam, och fetter, oljor och fetter som skulle kunna konsolideras och användas för att producera biobränsle. Att inkludera matavfall skulle göra det möjligt för biobränsleproduktionsanläggningar att bli upp till 10 gånger större i stadsområden – betydande framsteg mot DOE:s kostnads- och utsläppsmål för biobränslen.
Förutom tekniska utmaningar, PNNL tar upp praktiska överväganden. Ekonomer modellerar olika kombinationer av råvaror och produktionsfaktorer för att avgöra hur massproducerade biobränslen kan vara kostnadskonkurrenskraftiga med konventionella petroleumbaserade bränslen och kompatibla med dagens infrastruktur.
Ser fram emot, forskare arbetar med ett avfallshanteringsföretag som redan samlar in och separerar mat och annat organiskt avfall från hem och företag i vissa städer, skapa dagliga partier av flytgödsel. Forskare kommer att studera sammansättningen av detta avfall och använda det i experiment för att producera biobränsle.
Så, när du skrapar kvällens mattallrik, vila lite lättare att veta att dina köksrester en dag kan bidra till att minska USA:s beroende av fossila bränslen. Och var noga med att tänka på de innovativa PNNL-forskarna som ger den mat till eftertanke.
