甘蔗渣中藏着无尽能源，经过超声波处理可获得电热能

四名巴西科学家和两名美国科学家，发表的一篇科学文章报道了，在进行厌氧消化(一种涉及消耗有机物和产生甲烷的微生物过程)之前，对啤酒工业产生的大量废物啤酒糟(大麦蔗渣)进行超声波处理时获得的电能和热能。


预处理产生含56%甲烷的沼气，比不使用超声波获得的比例多27%。在甲烷中纯化后，沼气可以用作车辆燃料，与传统的化石燃料相比，碳足迹非常低。此外，在热电联产系统中，甲烷可以被啤酒厂烧掉，用来发电和供热。最终的废物可以用作生物肥料，而不是矿物肥料。

这种创新工艺是由坎皮纳斯州立大学食品工程学院(FEA-UNICAMP)的生物工程和废水处理实验室(Biotar)开发的。


食品加工厂有符合法律的废水处理厂，但并不总是处理有机固体废物，这些废物通常被运往受控或卫生的填埋场，或用于生产动物饲料。


增加有机固体废物价值的研究对工业和整个社会都很重要，在这项研究中，用超声波预处理废物，这是一种通常只在实验室应用的早期技术，因此获得了更高水平的甲烷产量。


啤酒厂废物是木质纤维素(包括木质素、纤维素和半纤维素)，参与厌氧消化的微生物不容易穿透细胞壁。向厌氧消化反应器中加入木质纤维素原料会产生低水平的甲烷，因为微生物不会消耗这些生物质，这些生物质必须通过预处理来分解。


该研究还分析了整个过程中的能量回收路线，得出结论认为，沼气产生的电力抵消了超声波和厌氧消化预处理所需的80%的能量，同时还产生了比不使用超声波获得的多余热量高50%的热能盈余。


一个技术挑战是如何应用消耗很少能量的可持续预处理，高能耗预处理不适用于工业规模的应用。因此，沼气燃烧产生的电力将用于超声波。所产生的热量可以在工业中用于各种需要的过程热能.所有这些都遵循低碳排放的食品生产循环经济原则。

根据布勒的说法，养分回收和利用可再生能源在当地发电是可持续发展和粮食生产脱碳的关键。


这项研究还展示了利用可再生能源发电来减少温室气体排放的潜力。五年多来，福斯特·卡内罗一直与本文倒数第二位作者迈克尔·蒂姆科合作。Timko是美国马萨诸塞州伍斯特理工学院的教授，也是废物价格化方面的专家。


除其他外，这一实验源于FEA-UNICAMP与当地酿酒商之间的良好关系，体现在技术访问和固体废物捐赠上。有关啤酒厂每周生产120-250公吨的大麦蔗渣。工厂目前不回收这种废料。它只是把甘蔗渣用作动物饲料，但它可以处理甘蔗渣，同时产生能量。


将废物进投入反应器，在一定的温度和压力条件下水解生物质[分解分子]产生含有可溶性营养物的水解产物。这对发酵过程非常有益。然而，需要进行更深入的研究，以便我们能够找到一种有效和可持续的解决方案来处理木质纤维素废物。