Добавить новость
smi24.net
News in English
Октябрь
2023

A clean-energy future for legacy coal

0

Coal has been used as a source of energy since the 1880s, and one of the byproducts of using it is coal waste, which can contain arsenic, chromium, mercury, and other harmful substances.

In 2019, coal use produced 2,907 million tons of coal waste, which can be stockpiled for years. As it sits, waiting for some type of proper disposal, coal waste presents several hazards to nearby communities and workers. These hazards could include spontaneous fires, which can release toxins and greenhouse gasses (methane and CO2), and toxic metals, which may leach into groundwater and flow into streams. This stored coal is also a wasted resource, with about 60% of the waste still containing viable calorific value.

To eliminate such hazards to human and natural life, and to reclaim and use the waste, researchers are investigating ways to put waste coal and other carbon-based biomass materials (such as wood waste and agricultural residues) and waste plastics to use, specifically as hydrogen. This process is known as gasification, which involves, very basically, introducing a carbon-based material to oxygen and high heat (above 700 degrees Fahrenheit) in a reactor vessel called a gasifier. Gasification can use these waste feedstocks to create syngas, a substance that can be processed into hydrogen. The process emits fewer pollutants than coal combustion. Gasification-produced hydrogen can also help the US increase its use of hydrogen, a fuel that emits fewer GHG, in line with Biden Administration goals.

Lehigh University researchers have been awarded a DOE STTR (Department of Energy Small Business Technology Transfer) award for Phase II of their proposal, “Machine Learning Enhanced LIBS to Measure and Process Biofuels and Waste Coal for Gasifier Improved Operation.”

The proposal team, led by Carlos Romero, Director of the Energy Research Center (ERC), co-Associate Director of the Institute for Cyber Physical Infrastructure and Energy (I-CPIE), and a faculty member in the Department of Mechanical Engineering and Mechanics, and Zheng Yao, Principal Research Scientist at the ERC, includes Energy Research Co. (ERCo) in Plainfield, New Jersey (small business lead), GTI Energy and SpG Consultants. Beginning in August 2023, the two-year award budget totals $1,650,000. This research is Phase II of the overall project, with the initial Phase I project running from 2022 to 2023. The Biden administration has set a goal of net-zero greenhouse gas (GHG) emissions by 2050, and the DOE supports projects that help the US reach that goal.

Phase I: Create the process

ERCo and the ERC have been working for more than a decade on joint projects which Romero characterizes as “crosscutting technologies, enhanced by artificial intelligence, including smart software for applications in the energy and power-generation industries.” This research suits the partnership, and in Phase I, Lehigh and ERCo focused on the development of the basic components of a system that can, on site and in real time, characterize the composition of feedstock blends before they enter the gasifier (view figure).

This initial phase used laser induced breakdown spectroscopy (LIBS) and machine learning (ML) to identify parameters in coal waste and/or biomass of interest to gasifier operators, such as carbon and volatile content, heating value and ash fusion temperatures. Waste coal and biomass can serve as hydrogen-fuel alternatives to legacy fuel sources such as coal. However, due to the variability inherent in these base materials, or feedstocks, they can present gasifier operators with operational challenges that can impact gasifier syngas quality and yield, as well as oxygen consumption.

LIBS works on a principle where a laser beam is shot at the flowing feedstock. The laser produces very hot, short-lived plasma, which emits radiation at element-specific wavelengths. The corresponding intensity at particular wavelengths can directly correlate with the concentration of particular elements in the sample. Machine-learning algorithms help improve LIBS measurement accuracy and precision. Overall, this would allow the system operator to optimize the use of oxygen in oxygen-blown gasifiers and decrease equipment downtime.

The novelty of this process, as Yao says, is that it’s a method that “fuses a powerful spectroscopic technique with advanced artificial intelligence algorithms into one integrated solution for monitoring properties of feedstock going into gasifiers, in real time and in situ.”

Phase I indicated that the results were very accurate across a range of samples from non-homogeneous feedstocks. This set the stage for Phase II, which is funded through the current grant.

Phase II: Optimize for real-life conditions

Phase II’s goal is to make the “Machine Learning Enhanced Laser Induced Breakdown Spectroscopy” (ML Enhanced LIBS) process commercially viable. This involves the use of ERCo’s commercial gasifier, measuring material blends composition as it moves along a conveyor belt, incorporating a greater variety of materials into the training of the machine-learning algorithms.

While Romero, Yao, and their colleagues at ERCo applied this technology to coal waste and biomass processing, the researchers also see applications in other fields. While Romero notes possibilities for its use in the mining and cement industry, Yao adds that any industry that “requires feedstock characterization, including additive manufacturing, biomass utilization, mining and cement industries” could benefit from its use.

Related Links








Неочевидные услуги в поезде

В Корпоративном университете «ЛокоТех» за первое полугодие 2025 года обучено более 2500 человек и создано 8 новых программ

Овик Аванесов: Пожары в Арцахе устроены специально, это часть спланированного культурного геноцида

Как IT-решения улучшают здоровье женщин: технологии для будущих мам


Bob Arum Says One Current World Champion Beats Prime Floyd Mayweather: “He’s A Very Unique Talent”

The surprising reason fewer people are dying from extreme weather

Nvidia’s Jensen Huang hauled before China’s cyber cops to explain ‘backdoor safety risks’ in H20 chips

The Federal Reserve’s power: Congress giveth and Congress can taketh away


Жительница Орловской области набросилась на гражданского мужа с арматурой

В наличии у дилеров появился новый кроссовер Москвич

Деревенские прогулки II

После схода селя в Кабардино-Балкарии эвакуировали более 300 человек


Girl Rescue 1.0.3.3

Разработчики The Seven Deadly Sins: Origin ответили на частые вопросы игроков

If you'd like to see Meta's AI gunk purged from WhatsApp, a new antitrust investigation in Italy might just do the trick

The next survival game from the developers of Green Hell plops you on an alien planet with atmospheric firestorms and a horde of giant spiders



Алгоритмы Яндекс Музыки. Алгоритмы продвижения в Яндекс Музыка.

Москва превратится в Таиланд. Климатолог Клименко сделал прогноз на 10 лет

Сахар на вес золота: как изобретение инсулина изменило медицину

Карпин о «Динамо»: «У нас нехватка кадров, так скажем. Говорить про “довольны”, “недовольны” — мне надо командой заниматься. А трансферная кампания — прерогатива клуба. Кто&nbs


Экстремальная погода в Центральной России: +40°C в Москве через 40 лет?

Москва: 4 августа ожидается рекордный дождь с осадками до 80 мм

Москва превратится в Таиланд. Климатолог Клименко сделал прогноз на 10 лет

WP: Запад разочарован из-за неэффективности санкций против России


Москва. Народная приемная КПРФ. Депутат Госдумы Сергей Обухов про продолжающиеся «битвы» за нацпарк «Лосиный остров»: старая «горячая дорожная точка» в Королеве

Грушевский: «У Зенита» было лишь 2 российских футболиста»

Первый самолет из Петербурга прибыл в новый аэропорт Геленджика

«Зенит» проиграл ЦСКА в первом тайме


Вероника Кудерметова проиграла второй ракетке мира Гаффу

Российский теннисист Андрей Рублёв пробился в 1/8 финала турнира в Торонто, с которого ранее вылетел Даниил Медведев

Результата по-прежнему нет: Медведев оступился в Торонто и рискует в ближайшее время покинуть топ-20 рейтинга ATP

Карен Хачанов пробился в четвертьфинал турнира ATP в Торонто


Монолит подземной части корпуса для начальных классов возводят в Очаково-Матвеевском

Видео: Скандал в Пентагоне на руку Москве

Август безнадежно испорчен: синоптики дали прогноз на остаток лета — нас накроют проливные дожди

Пассажиры рейса из Петербурга в новый аэропорт Геленджика поделились эмоциями


Музыкальные новости

«Дорога без Начала и Конца...»: жизнеутверждающая песня из фильма «Никколо Паганини»

Хакерская атака на «Аэрофлот», землетрясение на Камчатке и новые торговые пошлины Трампа // Чем запомнилась неделя 28 июля — 1 августа: цитаты, цифры и факты

Бутман заявил, что артисты продолжают приезжать в Россию несмотря на западное давление

Концертный Директор для Артистов из Регионов.


Сахар на вес золота: как изобретение инсулина изменило медицину

Москва лидирует по числу миллионеров: 28 тысяч получают свыше 1 млн рублей

Карпин о «Динамо»: «У нас нехватка кадров, так скажем. Говорить про “довольны”, “недовольны” — мне надо командой заниматься. А трансферная кампания — прерогатива клуба. Кто&nbs

Алгоритмы Яндекс Музыки. Алгоритмы продвижения в Яндекс Музыка.


50 мгновений Максима Аверина. За сколько продаётся «Аверин»

Теннисистка Ярослава Барташевич: Спорт полностью меняет характер

Андрей Рюмин обсудил с руководством дочерних обществ повышение операционной эффективности

BMW: важна каждая деталь


Собянин: Открыт пешеходный переход через МЦД-2 между Щербинкой и Остафьевом

Автопробег в Финляндии поддержал инициативу открытия границы с Россией

ДТП на юго-востоке Москвы: пострадали четыре человека, включая пешеходов

В результате ДТП на Волгоградском проспекте в Москве пострадали шесть человек


Путин заявил о высокой популярности скоростных железных дорог среди россиян

Путин рассказал о развитии железнодорожной отрасли России

Путин отметил, что железнодорожники успешно обеспечивают снабжение вооруженных сил

Путин обсудил перспективы развития железнодорожной сети в России


Руководитель РФПИ охарактеризовал переписку фон дер Ляйен с Pfizer как позорный инцидент

Исследование показывает зависимость между темпами развития COVID-19 и уровнем смертности



Сахар на вес золота: как изобретение инсулина изменило медицину

Букин поделился причинами, почему он не придерживается диеты

«Такие жирные». У мужчины обнаружили страшное заболевание из-за ресторанов

Ученые выяснили, какие болезни погубили войска Наполеона в 1812 году


В Киеве показательно вскрыли «гнездо» коррупции: Зеленский устроил целый политический театр


Теннисистка Ярослава Барташевич: Спорт полностью меняет характер

Карпин о «Динамо»: «У нас нехватка кадров, так скажем. Говорить про “довольны”, “недовольны” — мне надо командой заниматься. А трансферная кампания — прерогатива клуба. Кто&nbs

Спорткар на воде: сборная Тульская области по гребле выступила на мини-Олимпиаде

Спелеолог Алексей Акимов: По годовым кольцам сталактитов можно узнать прошлое Земли



Сергей Собянин открыл просторный переход между станциями Щербинка и Остафьево

Собянин: 9 и 10 августа Москва отметит День физкультурника

Собянин: Открыт пешеходный переход через МЦД-2 между Щербинкой и Остафьевом

Собянин: Количество цветников в Москве с 2010 года увеличено почти в 2,5 раза


Московский зоопарк ищет неродственную "невесту" для манула Тимоши

Ликсутов сообщил об открытии велопроката на территории ОЭЗ «Технополис Москва»

В Грозном планируют возвести предприятие по переработке отходов

"Роскосмос" продемонстрировал изображение циклон, спровоцировавшего грозу в Москве


Группа Ay Yolа стала новым послом международного конкурса «Интервидение»

В Дербенте из-за падения ветки возле мечети погибла туристка

Прокуратура Москвы: в пруду в Вешняках утонул 17-летний подросток

Монолит подземной части корпуса для начальных классов возводят в Очаково-Матвеевском


В администрации муниципального образования «Городской округ «Город Нарьян-Мар» выявлены нарушения законодательства о противодействии коррупции

Бизнесмен из Подмосковья пытался испортить деньгами честного нарьянмарца

Архангельская область. СМИ зовут прокуроров в дорогу

Аномальная жара: До +41 °С в Чечне и Ингушетии, +30 °С в Карелии и Архангельске


Задержка поездов в Крым и из Крыма – актуальные данные

Цены на новостройки в июле 2025 года: Севастополь лидирует, Симферополь чуть отстаёт

Задержка поездов в Крым и из Крыма: свежие данные

В пути следования задерживаются поезда «Таврия», сообщили в пресс-службе компании-перевозчика "Гранд Сервис Экспресс"


Группа Ay Yolа стала новым послом международного конкурса «Интервидение»

Ay Yola представляют Россию на "Интервидении": яркие события и планы

На Солнце произошла самая мощная за полтора месяца вспышка уровня М2.9

Видео: Скандал в Пентагоне на руку Москве














СМИ24.net — правдивые новости, непрерывно 24/7 на русском языке с ежеминутным обновлением *