CHAMPAIGN, Ill. (29. maj 2012 - Røgene, der stiger op fra en komfur, fylder luften med den fristende aroma af middagen - og en sky af forurenende stoffer og partikler, der truer både sundhed og miljø. Hvordan familier i udviklingslandene bruger deres komfurer har en stor effekt på emissioner fra disse ovne, og laboratorieemissionstests afspejler ikke nøjagtigt operationer i den virkelige verden, ifølge en undersøgelse fra University of Illinois forskere.
Biomasse-brændende komfurer bruges i hele udviklingslandene ved hjælp af træ, landbrugsaffald og andet organisk stof som brændstof. De er også en væsentlig årsag til dårlig luftkvalitet i de regioner, hvor brugen er udbredt. Politikere og nonprofitorganisationer arbejder på at udvikle og distribuere "forbedrede" komfurer, for eksempel at tilføje isolering eller skorstene for at reducere emissionerne. De er især optaget af fine partikler, der udsendes, som forårsager sundhedsmæssige problemer og også påvirker klimaet.
Meget ligesom biler, der gennemgår emissionstest, før de rammer markedet, testes ovnene i laboratoriet før distribution for at måle, hvor effektive forbedringer er ved at reducere emissionerne. Men hvis forholdene ikke er de samme som hvordan folk bruger dem derhjemme, kan de ændringer, som designere foretager på ovnen, muligvis ikke reducere emissionerne i marken.
”Forståelsen af, hvordan folk virkelig bruger forbrændingsanordninger, er vigtig, hvis vi skal optimere den enhed,” sagde studieleder Tami Bond, professor i civil- og miljøteknik ved U. I. ”I laboratoriet, hvor test er udført af træne mennesker, er der meget mere opmærksomhed på at betjene komfuret omhyggeligt. Hjemme er folk ikke så bekymrede for dens drift; de er mere optaget af at lave et måltid. Så de fungerer på måder, der ikke er optimale. ”
I mange udviklingslande koges mad over traditionelle biomassebrændende komfurer. Illinois-forskere fandt, at hvordan brugere betjener deres brændeovne har en stor effekt på emissionerne. Billedkredit: Cheryl Wayant
Imidlertid maskeres disse variationer i brug af de nuværende testmetoder, der kun bruger gennemsnitsværdier til at bestemme emissioner - slags som et øjebliksbillede af brændeovnen i drift og ikke medregner variation i brug. Bonds team udviklede en realtidsanalyseteknik kaldet Patterns of Real-Time Emission Data (PaRTED), der giver forskere mulighed for at sammenligne emissioner under forskellige driftsbetingelser og til at måle, hvor ofte en komfur fungerer under bestemte forhold i marken.
”Brænding er som en dans,” sagde Bond. ”En film giver dig en bedre forståelse end et fotografi. Dette er en måde at lave film om, hvordan brugerne ændrer sig, når de brænder, og det kan hjælpe folk med at forstå emissionstal og gøre bedre komfurer. ”
Ved hjælp af PaRTED testede Bunds team kogerovne, der blev brugt i en landsby i Honduras og sammenlignede feltresultaterne med laboratorieresultater. Forskerne fandt, at drift under mindre end ideelle forhold producerer de højeste emissioner. De fandt også, at i marken bruges komfurer sjældent under optimale forhold, et scenario, der ikke er gengivet i laboratorieundersøgelser.
Holdet sammenlignede emissionsprofiler eller den kemiske sammensætning af røg fra traditionelle komfurer og to typer forbedrede komfurer: isolerede komfurer og komfurer med skorstene. De fandt, at selv om komfurer med et isoleret forbrændingskammer kunne øge den samlede effektivitet, reducerede de ikke væsentligt emissionerne pr. Masse brændt brændstof. Skorstene reducerede visse typer partikelemissioner - men skorstene skar ikke ned på sorte partikler, den type, der er mest skadelig for klimaet.
”Vores målinger bekræfter, at ændringer i ovnens design medfører en ændring i den måde, de fungerer på,” sagde Bond. ”Jeg tror, folk ikke var klar over, at ændringer i design faktisk ændrer profilen for emissionerne snarere end blot at reducere emissionerne.”
Dernæst vil forskerne bruge PaRTED-analyse til at studere variationer i brug af komfur i forskellige regioner i verden. Bond håber, at PaRTED og denne undersøgelse vil informere fremtidige testprotokoller for kaminer i laboratoriet, hvilket gør det muligt for forskere at nøjagtigt teste under realistiske forhold og give indsigt i en hel række mulige anvendelsesscenarier.
"Isolerede og skorstenede ovne er et skridt i den rigtige retning, men ikke så vidt vi er nødt til at gå for at få virkelig rene brændeovne," sagde Bond. ”Det næste trin er at identificere både mønstrene for ovnens drift og de faktorer, der fører til den karakteristiske driftsprofil, så disse kan bringes ind i laboratoriet og optimeres. Komfurovnens verden bevæger sig mod at have emissionsstandarder. Det ville være bedst, hvis disse standarder var relevante for reelle operationer. ”
Forskerne offentliggjorde deres undersøgelse i tidsskriftet Environmental Science and Technology. National Science Foundation og Environmental Protection Agency støttede dette arbejde. Postdoktorisk associeret Yanju Chen og Bond-gruppens alumnus Christoph Roden var medforfattere af papiret.
Genudgivet med tilladelse fra University of Illinois i Urbana-Champaign.