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Água capturada e dióxido de carbono do escapamento do carro podem ajudar no cultivo de alimentos
O reaproveitamento desses dois produtos desperdiçados seria uma virada de jogo para reduzir a pegada de carbono do tráfego rodoviário e ajudar a indústria agrícola a alimentar uma crescente população humana.
Por Nancy Luedke - 15/09/2021


Crédito: Unsplash 

E se a água e o dióxido de carbono (CO 2 ) produzidos pelo sistema de exaustão de um veículo pudessem ser capturados e usados ​​para o cultivo de alimentos? O reaproveitamento desses dois produtos desperdiçados seria uma virada de jogo para reduzir a pegada de carbono do tráfego rodoviário e ajudar a indústria agrícola a alimentar uma crescente população humana.

Três membros do corpo docente da Texas A&M University, Maria Barrufet, Elena Castell-Perez e Rosana Moreira, escreveram um white paper relatando sua análise inicial e o publicaram na esperança de obter o financiamento necessário para fazer pesquisa multidisciplinar formal sobre o projeto.

"Comecei a ler a literatura relacionada e a fazer simulações do que era possível", disse Barrufet, professor e presidente dotado de Baker Hughes no Departamento Harold Vance de Engenharia de Petróleo. "Isso é totalmente realista. Várias propostas já foram escritas para aplicações em caminhões grandes e veículos marítimos, mas nada foi implementado ainda. E somos os primeiros a pensar em um motor de carro de passageiros."

O impacto pode ser enorme. Em 2019, o número estimado de veículos em uso em todo o mundo era de 1,4 bilhão. Um carro de passageiros médio em operação pode emitir cerca de 5 toneladas americanas (aproximadamente 4,6 toneladas métricas) de CO 2 por ano, o que significa que uma quantidade significativa de gás de efeito estufa está indo para o meio ambiente. A combustão de combustível de um carro também cria uma grande quantidade de água por ano - cerca de 5.547 galões (aproximadamente 21.000 litros).

Castell-Perez e Moreira, ambos professores do Departamento de Engenharia Biológica e Agrícola, sabem que esse desperdício de CO 2 e de água poderia ser bem aproveitado, principalmente nas cidades. Expansões recentes na agricultura urbana dos Estados Unidos dependem de estufas industriais, que usam uma atmosfera enriquecida artificialmente contendo até três vezes a quantidade de CO 2 do ar normal para melhorar a saúde das plantas e as colheitas. Essas fazendas urbanas se beneficiariam muito de uma fonte constante de CO 2 recuperado e água, já que atualmente compram e usam quase 5 libras (mais de 2 kg) de CO 2 e quase seis galões (22 litros) de água para crescer pouco mais de dois libras (1 kg) de produto. E esses números não incluem água e CO2 necessários para o processamento de alimentos pós-colheita e pasteurização em fase densa.

Os três membros do corpo docente descreveram como o dispositivo integrado poderia funcionar. O calor do motor poderia alimentar um sistema orgânico de ciclo Rankine (ORC), essencialmente uma pequena unidade fechada contendo uma turbina, trocadores de calor, condensador e bomba de alimentação que funciona como uma máquina a vapor antiquada, mas em uma escala muito menor, e com muito menos calor necessário para produzir eletricidade. O ORC alimentaria os outros componentes, como um sistema de troca de calor, que poderia resfriar, comprimir e transformar o gás CO 2 em um líquido para um armazenamento mais compacto.
 
"Anos atrás, não pensávamos que poderíamos ter ar-condicionado em um carro", disse Barrufet. "Este é um conceito semelhante ao ar condicionado que temos agora. De uma forma simples, é como aquele aparelho, vai caber em espaços apertados."

As simulações preliminares são encorajadoras. Nenhuma redução significativa na potência do motor de um carro ou aumento no uso de combustível é previsto. Qualquer corrosão potencial no sistema de troca de calor pode ser tratada com o uso de novos materiais de revestimento. Teoricamente, os proprietários de veículos poderiam entregar cartuchos cheios de CO 2 e água nos centros de recuperação, da mesma forma que as pessoas trazem latas de alumínio e aço hoje em dia. Ou os motoristas poderiam até mesmo usar o CO 2 e a água em sistemas de estufa próprios ou dentro de uma comunidade, desde que o CO 2 fosse usado de forma responsável e totalmente absorvido pelas plantas.

"Todas essas ideias e tecnologias independentes não têm valor se não puderem se conectar", disse Barrufet. "Precisamos de pessoas preocupadas com o futuro para que isso aconteça em breve, alunos entusiasmados nas disciplinas de petróleo, mecânica, civil, agrícola e outras disciplinas de engenharia que podem cruzar fronteiras e trabalhar em sincronia."


No entanto, ainda restam dúvidas, como o tamanho desses cartuchos, como a água seria tratada, uma vez que não pode ser comprimida, e com que peso o CO 2 e a água armazenados afetariam o desempenho do carro.

Barrufet, Castell-Perez e Moreira buscam ativamente financiamento para continuar seu trabalho. Embora a pesquisa já esteja em andamento em laboratórios e indústrias nacionais sobre a melhoria de dispositivos para captura de CO 2 em grande escala , nada existe atualmente em uma escala tão pequena, então pode levar 10 anos até que eles tenham algo pronto para teste.

O maior desafio pode vir de montar uma equipe multidisciplinar para conduzir a pesquisa. Os componentes do dispositivo já existem de alguma forma, mas precisarão de uma equipe coesa de engenheiros de diferentes especialidades para reprojetá-los para trabalhar juntos em um espaço tão confinado.

"Todas essas ideias e tecnologias independentes não têm valor se não puderem se conectar", disse Barrufet. "Precisamos de pessoas preocupadas com o futuro para que isso aconteça em breve, alunos entusiasmados nas disciplinas de petróleo, mecânica, civil, agrícola e outras disciplinas de engenharia que podem cruzar fronteiras e trabalhar em sincronia."

 

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