Belüftung kann der Schlüssel zur Reduzierung der giftigen Einatmung von Chemikalien beim Kochen mit Biomassefeuer sein

Belüftung kann der Schlüssel zur Reduzierung der giftigen Einatmung von Chemikalien beim Kochen mit Biomassefeuer sein

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Anonim

von Jennifer Donovan, Michigan Technological University

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Milliarden Menschen auf der ganzen Welt verbrennen Tiermist, Ernterückstände, Holz und Holzkohle, um ihre Mahlzeiten zuzubereiten. Und die Chemikalien, die produziert und eingeatmet werden, machen Millionen krank oder töten sie. Besonders gefährdet sind Frauen, die das Essen ihrer Familien zubereiten, und Kinder, die 5 Jahre oder jünger sind.

Bisher konzentrierten sich die meisten Maßnahmen auf die Verbesserung des Kochherdes, um die Emissionen zu senken. Und das wäre in Ordnung, wenn es genug verbesserte Kochherde gäbe, um herumzukommen. Aber das gibt es nicht. Im Jahr 2012 wurden nur 2, 5 Millionen verbesserte Kochherde vertrieben, was die Luftverschmutzung in den Haushalten für genau die Hälfte von 1 Prozent der weltweiten Biomassebrenner verbessert.

Ein interdisziplinäres Team von Studenten der Michigan Technological University schlug einen anderen Weg ein. Sie beschlossen, nach Wegen zu suchen, um die Kochumgebung zu verbessern, nicht nur den Herd. Und sie fanden eine kostengünstige und hochwirksame Möglichkeit, die Auswirkungen des Kochens auf Biomassebrände zu reduzieren, ohne teure High-Tech-Öfen zu entwickeln und zu installieren.

Bessere Belüftung.

Jetzt wurden die Studenten der Michigan Tech - und ein weiteres Team, das daran arbeitet, ein tödliches Nebenprodukt der Aluminiumproduktion in sichere, nützliche Produkte umzuwandeln - von der Environmental Protection Agency eingeladen, ihre Arbeit nach Washington, DC, zu bringen, um an der jährlichen EPA Sustainable teilzunehmen Design Expo. Der als P3 (People, Prosperity and the Planet) bekannte Wettbewerb fordert College- und Universitäts-Teams auf, nachhaltige Technologien zu entwerfen und zu entwickeln, um die Gesundheit und die Umwelt der Welt zu schützen.

Sie werden ihre Arbeiten - unterstützt durch EPA-Zuschüsse in Höhe von 15.000 USD - auf einer nationalen Ausstellung für nachhaltiges Design vom 18. bis 19. April in der Hauptstadt des Landes präsentieren. Dort bewerben sich 45 Hochschulteams um einen zusätzlichen Zuschuss von 90.000 US-Dollar, um ihr Design in die Praxis umzusetzen

Das Kocherprojekt wurde in einer kleinen Stadt an der guatemaltekischen Grenze zu Mexiko geboren, in der Kelli Whelan, Absolventin der Michigan Tech Environmental Engineering, an einem Projekt für Ingenieure ohne Grenzen arbeitete. Sie bemerkte, dass die Küche einer Familie, die ein Dachgeschoss gebaut hatte, um ihr Haus von einem heißen Aluminiumdach zu isolieren, viel kühler war als andere, die sie besucht hatte, obwohl sie alle die gleiche Art von Holzkochherd verwendeten.

"Das hat mich gefragt, ob der Temperaturunterschied dazu beigetragen hat, den Rauch entweder durch Zugluft oder durch den größeren Temperaturunterschied zwischen dem Feuer und dem umgebenden Raum zu beseitigen", erklärt sie.

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Als sie zu Michigan Tech zurückkehrte, begannen Whelan und mehrere andere Studenten im Bereich Umweltingenieurwesen mit der Arbeit an einem Projekt, um die Situation zu untersuchen. Sie bauten sowohl ein Arbeitsmodell eines Biomasse-Kochherdes als auch ein Computermodell, um verschiedene Küchen- und Kochbedingungen zu testen.

Nach Erhalt des EPA P3-Stipendiums befragten sie Studenten des Peace Corps Master's International und des Pavlis Global Technological Leadership Institute an der Technischen Hochschule, die in Ländern gearbeitet hatten, in denen Kochherde für die Verbrennung von Biomasse verwendet werden. Sie führten auch mehr physikalische und rechnerische Modelltests durch, 57 davon, um das Vorhandensein und den Transport von Partikeln, Kohlenmonoxid und Kohlenstoff zu testen und um Windgeschwindigkeit, Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Dachmaterialien, Wandhöhe, Platzierung des Kochherds und Fenster zu vergleichen und Türen öffnen oder schließen.

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"Unser Fokus lag nicht auf der Belüftung, sondern darauf, herauszufinden, welche Faktoren die Luftqualität in einer Küche tatsächlich beeinflussen und welche nicht", sagte Whelan.

Sie entdeckten, dass Belüftung sehr wichtig ist. "Die verbesserten Kochherde, die die Emissionen reduzieren sollen, haben die Luftqualität unter vollständig geschlossenen Bedingungen tatsächlich verschlechtert", sagte sie. "Im Gegensatz dazu haben wir mit einem verbesserten Kochherd und offenen Fenstern und Türen die größte Reduzierung von Feinstaub und Kohlenmonoxid in der Umgebung festgestellt."

Sie haben auch gelernt, dass nicht jede Belüftung hilft. "Am besten war es, wenn zwei Fenster an den gegenüberliegenden Enden der Küche geöffnet waren, während es schlimmer war, wenn alle Fenster und Türen geöffnet waren", sagte Whelan. "Dies liegt daran, dass bei geöffneten Auslässen Turbulenzen in der Küche entstehen und der Rauch nicht ausgestoßen wird."

Die Studien zeigten auch große Mengen an Luftschadstoffen, als das Feuer zum ersten Mal entzündet oder gelöscht wurde. "Kochherdbenutzer sollten darauf aufmerksam gemacht werden und lernen, den Raum nach dem Anzünden des Feuers für einige Minuten zu verlassen oder ihn mit Sand zu löschen", schlug der Umweltingenieur vor.

Abram Peterson, ein Student der Umwelttechnik an der Michigan Tech, erinnert sich, wie die Bedrohung durch den Kochherd für ihn im ländlichen Süden Indiens im letzten Sommer, als er Mitglied des Pavlis Institute for Global Technological Leadership der Universität war, zum Leben erweckt wurde.

"Eine meiner auffälligsten Beobachtungen war der Zustand einiger Stimmen der kleinen Kinder", sagt Peterson. "Ich bemerkte, dass die Kinder aus Haushalten, die Biomasse zum Kochen verbrannten, auffallend andere Stimmen hatten als diejenigen aus Haushalten, die Flüssiggas (LPG) zum Kochen verwendeten. Die Kinder aus Haushalten, die Biomasse verbrannten, hatten sehr raue Stimmen. Ähnlich wie bei einem Erwachsenen, der seit vielen Jahren raucht. Ich bin sicher, dass die gesundheitlichen Auswirkungen auf diese Kinder weit über den Klang ihrer Stimmen hinausgehen.

"Als ich zu Michigan Tech zurückgekehrt bin und die Gelegenheit hatte, an diesem Projekt mitzuarbeiten, habe ich es genutzt, weil ich wahrscheinlich keine andere Gelegenheit mehr haben werde, an einem Projekt zu arbeiten, das das Potenzial hat, so vielen Menschen an so vielen Orten zu helfen. Unsere Erkenntnisse aus Dieses Projekt hat nicht nur das Potenzial, den Kindern zu helfen, die ich in Indien getroffen habe, sondern auch Milliarden von anderen auf der ganzen Welt, die in Haushalten leben, die Biomasse verbrennen, um ihr Essen zu kochen. "

Das Cookstove-Projektteam besteht aus Mark DeYoung und Jonathan May, Maschinenbau; Travis Wakeham, Anthropologie und Biowissenschaften; und Jarod Maggio, Abram Peterson, Mollie Ruth, Kelli Whelan und Alex Wohlgemuth, Umweltingenieur. Ihr Fakultätsberater ist Kurt Paterson, außerordentlicher Professor für Bau- und Umweltingenieurwesen. Maggio ist Doktorand. Whelan studiert für einen Master-Abschluss und Wohlgemuth ist im internationalen Programm des Peace Corps Master.

Auf der EPA Expo wird auch ein Team von Studenten der Michigan Tech und deren Berater vertreten sein, dessen Hauptaufgabe darin besteht, ein tödliches Nebenprodukt der Aluminiumgewinnung in sichere und nützliche Produkte umzuwandeln.

Dieses Nebenprodukt, der sogenannte rote Schlamm, ist stark ätzend. Bei einem pH-Wert von bis zu 13 kann es so gefährlich sein wie flüssige Lauge. Im Jahr 2010 wurde versehentlich 1 Million Kubikmeter Rotschlamm aus einem Halteteich in der Nähe eines Aluminiumoxidwerks in Ungarn freigesetzt, wobei 10 Menschen getötet und alles Leben in einem nahe gelegenen Fluss ausgelöscht wurden.

Das Michigan Tech-Team neutralisierte toxische Rotschlammproben mit speziellen Polymeren, die von ihrem Berater, Professor für Chemieingenieurwesen, Gerard Caneba, entwickelt wurden. Sie haben mögliche Verwendungen des neuen Materials untersucht: Als Farbfüller und Pigment, als Additiv bei der Herstellung von recycelten Kunststoffen und sogar als Streu für Haustiere, da es das Fünffache seines Gewichts an Flüssigkeit aufnehmen kann.

Zu den Teilnehmern der Ausstellung in Washington, DC, gehören Paige Kleinow und Kelley Anne Zayan, beide Studenten mit Schwerpunkt Chemieingenieurwesen. Der Titel ihres Plakats lautet "Umweltbewusster Umgang mit und nützliche Produkte aus Aluminiumabfällen".