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E se sia l'acqua che l'anidride carbonica (CO 2 ) prodotto dal sistema di scarico di un veicolo potrebbe essere catturato e utilizzato per la coltivazione di alimenti? Riutilizzare questi due prodotti di scarto sarebbe un punto di svolta per ridurre l'impronta di carbonio del traffico stradale e aiutare l'industria agricola a nutrire una popolazione umana in crescita.
Tre docenti della Texas A&M University, Maria Barrufet, Elena Castell-Perez e Rosana Moreira, hanno scritto un white paper che riporta la loro analisi iniziale e lo hanno pubblicato nella speranza di ottenere i finanziamenti necessari per svolgere attività formali, ricerca multidisciplinare sul progetto.
"Ho iniziato a leggere la letteratura correlata e ho fatto simulazioni di ciò che era possibile, " disse Barrufet, professore e Baker Hughes Endowed Chair presso il dipartimento di ingegneria petrolifera di Harold Vance. "Questo è del tutto realistico. Diverse proposte sono già state scritte per grandi camion e applicazioni per veicoli marini, ma non è stato ancora implementato nulla. E noi siamo i primi a pensare al motore di un'autovettura".
L'impatto potrebbe essere enorme. Nel 2019, il numero di veicoli stimati in uso nel mondo era di 1,4 miliardi. Un'autovettura media in funzione può emettere circa 5 tonnellate statunitensi (circa 4,6 tonnellate metriche) di CO 2 per anno, significa che una quantità significativa di gas serra sta andando nell'ambiente. La combustione del carburante di un'auto crea anche una grande quantità di acqua all'anno, circa 5, 547 galloni (circa 21, 000 litri).
Castell-Perez e Moreira, entrambi professori del Dipartimento di Ingegneria Biologica e Agraria, sappi questo spreco di CO 2 e l'acqua potrebbe essere messa a frutto, soprattutto nelle città. Le recenti espansioni dell'agricoltura urbana negli Stati Uniti si basano su serre industriali, che utilizzano un'atmosfera arricchita artificialmente contenente fino a tre volte la quantità di CO 2 in aria normale per migliorare la salute delle piante e i raccolti. Queste fattorie urbane trarrebbero grande beneficio da una fonte costante di CO . rigenerata 2 e acqua poiché attualmente acquistano e utilizzano quasi 5 libbre (oltre 2 kg) di CO 2 e quasi sei galloni (22 litri) di acqua per far crescere poco più di due libbre (1 kg) di prodotti. E questi numeri non includono l'acqua e la CO 2 necessari per la lavorazione degli alimenti post-raccolta e la pastorizzazione in fase densa.
I tre docenti hanno illustrato come potrebbe funzionare il dispositivo integrato. Il calore del motore potrebbe alimentare un sistema di ciclo Rankine organico (ORC), essenzialmente un piccolo, unità chiusa contenente una turbina, scambiatori di calore, condensatore e pompa di alimentazione che funziona come un vecchio motore a vapore ma su scala molto più piccola, e con molto meno calore necessario per produrre elettricità. L'ORC alimenterebbe gli altri componenti, come un sistema di scambio termico, che potrebbe raffreddare, comprimere e modificare la CO 2 gas in un liquido per uno stoccaggio più compatto.
"Anni fa, non pensavamo di poter avere l'aria condizionata in una macchina, " Ha detto Barrufet. "Questo è un concetto simile all'aria condizionata che abbiamo ora. In modo semplice, è come quel dispositivo, si adatterà a spazi ristretti."
Le simulazioni preliminari sono incoraggianti. Non è prevista alcuna riduzione significativa della potenza del motore di un'auto o aumento del consumo di carburante. Qualsiasi potenziale corrosione nel sistema di scambio termico potrebbe essere affrontata con l'uso di nuovi materiali di rivestimento. Teoricamente, i proprietari di veicoli potrebbero consegnare cartucce piene di CO 2 e acqua nei centri di bonifica proprio come oggi si portano lattine di alluminio e acciaio. Oppure i conducenti potrebbero persino usare la CO 2 e acqua in sistemi di serra propri o all'interno di una comunità, fornito il CO 2 è stato utilizzato in modo responsabile e completamente assorbito dalle piante.
Restano le domande, anche se, ad esempio quanto dovrebbero essere grandi queste cartucce, come verrebbe gestita l'acqua poiché non può essere compressa, e a quale peso sarebbe la CO . immagazzinata 2 e l'acqua influiscono sulle prestazioni dell'auto.
Barrufet, Castell-Perez e Moreira stanno attivamente cercando finanziamenti per continuare il loro lavoro. Mentre la ricerca è già in atto nei laboratori e nelle industrie nazionali sul miglioramento dei dispositivi per CO . su larga scala 2 catturare, nulla esiste attualmente su una scala così piccola, quindi potrebbero passare 10 anni prima che abbiano qualcosa di pronto per i test.
La sfida più grande potrebbe venire dall'assemblare un team multidisciplinare per condurre la ricerca. I componenti per il dispositivo esistono già in qualche forma, ma sarà necessario un team coeso di ingegneri di diverse specialità per riprogettarli per lavorare insieme in uno spazio così ristretto.
"Tutte queste idee e tecnologie indipendenti non hanno valore se non possono connettersi, " ha detto Barrufet. "Abbiamo bisogno di persone preoccupate per il futuro per far sì che ciò accada presto, studenti eccitati in petrolio, meccanico, civile, discipline agrarie e di ingegneria che possono attraversare i confini e lavorare in sincronia."
