Et si l'eau et le dioxyde de carbone (CO 2 ) produit à partir du système d'échappement d'un véhicule pourrait être capturé et utilisé pour la culture de nourriture ? La réutilisation de ces deux produits gaspillés changerait la donne pour réduire l'empreinte carbone du trafic routier et aider l'industrie agricole à nourrir une population humaine croissante.

Trois membres du corps professoral de la Texas A&M University, Maria Barrufet, Elena Castell-Pérez et Rosana Moreira, ont rédigé un livre blanc rapportant leur analyse initiale et l'ont publié dans l'espoir d'obtenir le financement nécessaire pour faire du formel, recherche multidisciplinaire sur le projet.

"J'ai commencé à lire la littérature connexe et j'ai fait des simulations de ce qui était possible, " dit Barrufet, professeur et titulaire de la chaire Baker Hughes au département de génie pétrolier Harold Vance. "C'est tout à fait réaliste. Plusieurs propositions ont déjà été écrites pour des applications de gros camions et de véhicules marins, mais rien n'a encore été mis en œuvre. Et nous sommes les premiers à penser à un moteur de voiture de tourisme."

L'impact pourrait être énorme. En 2019, le nombre estimé de véhicules en circulation dans le monde était de 1,4 milliard. Une voiture de tourisme moyenne en service peut émettre environ 5 tonnes américaines (environ 4,6 tonnes métriques) de CO 2 par an, ce qui signifie qu'une quantité importante de gaz à effet de serre est rejetée dans l'environnement. La combustion de carburant d'une voiture crée également une grande quantité d'eau par an - environ 5, 547 gallons (environ 21, 000 litres).

Castell-Pérez et Moreira, tous deux professeurs au Département de génie biologique et agricole, sachez ce CO gaspillé 2 et l'eau pourrait être utilisée à bon escient, surtout dans les villes. Les récentes expansions de l'agriculture urbaine aux États-Unis reposent sur les serres industrielles, qui utilisent une atmosphère artificiellement enrichie contenant jusqu'à trois fois la quantité de CO 2 dans l'air normal pour améliorer la santé des plantes et les récoltes. Ces fermes urbaines bénéficieraient grandement d'une source régulière de CO récupéré 2 et de l'eau car ils achètent et utilisent actuellement près de 5 livres (plus de 2 kg) de CO 2 et près de six gallons (22 litres) d'eau pour faire pousser un peu plus de deux livres (1 kg) de produits. Et ces chiffres n'incluent pas l'eau et le CO 2 nécessaires à la transformation des aliments après récolte et à la pasteurisation en phase dense.

Les trois membres du corps professoral ont expliqué comment le dispositif intégré pourrait fonctionner. La chaleur du moteur pourrait alimenter un système de cycle de Rankine organique (ORC), essentiellement un petit, unité fermée contenant une turbine, échangeurs de chaleur, condenseur et pompe d'alimentation qui fonctionne comme une machine à vapeur à l'ancienne mais à une échelle beaucoup plus petite, et avec beaucoup moins de chaleur nécessaire pour produire de l'électricité. L'ORC alimenterait les autres composants, comme un système d'échange de chaleur, ça peut refroidir, compresser et changer le CO 2 du gaz à un liquide pour un stockage plus compact.

"Il y a des années, nous ne pensions pas pouvoir avoir la climatisation dans une voiture, " a déclaré Barrufet. "C'est un concept similaire à la climatisation que nous avons maintenant. De manière simple, c'est comme cet appareil, il s'adaptera dans des espaces restreints."

Les simulations préliminaires sont encourageantes. Aucune réduction significative de la puissance du moteur d'une voiture ou augmentation de sa consommation de carburant n'est prévue. Toute corrosion potentielle dans le système d'échange de chaleur pourrait être traitée avec l'utilisation de nouveaux matériaux de revêtement. Théoriquement, les propriétaires de véhicules pourraient remettre des cartouches pleines de CO 2 et de l'eau dans les centres de récupération, tout comme les gens apportent aujourd'hui des canettes d'aluminium et d'acier. Ou les conducteurs pourraient même utiliser le CO 2 et de l'eau dans leurs propres systèmes de serre ou au sein d'une communauté, à condition que le CO 2 a été utilisé de manière responsable et entièrement absorbé par les plantes.

Des questions demeurent, bien que, comme la taille de ces cartouches, comment l'eau serait manipulée puisqu'elle ne peut pas être comprimée, et à quel poids le CO stocké 2 et l'eau affectent les performances de la voiture.

Barrufet, Castell-Perez et Moreira recherchent activement des financements pour poursuivre leur travail. Alors que la recherche est déjà en place dans les laboratoires nationaux et les industries sur l'amélioration des dispositifs pour le CO à grande échelle 2 Capturer, rien n'existe actuellement à une échelle aussi petite, il pourrait donc s'écouler 10 ans avant qu'ils aient quelque chose de prêt à tester.

Le plus grand défi pourrait venir de la constitution d'une équipe multidisciplinaire pour mener la recherche. Les composants de l'appareil existent déjà sous une forme ou une autre, mais auront besoin d'une équipe cohésive d'ingénieurs de différentes spécialités pour les reconcevoir afin de fonctionner ensemble dans un espace aussi confiné.

"Toutes ces idées et technologies indépendantes n'ont aucune valeur si elles ne peuvent pas se connecter, " a déclaré Barrufet. "Nous avons besoin de personnes préoccupées par l'avenir pour que cela se produise bientôt, étudiants dynamisés en pétrole, mécanique, civil, l'agriculture et d'autres disciplines d'ingénierie qui peuvent traverser les frontières et travailler de manière synchronisée. »