¿Y si tanto el agua como el dióxido de carbono (CO ₂ ) producido a partir del sistema de escape de un vehículo podría capturarse y utilizarse para cultivar alimentos? Reutilizar estos dos productos desperdiciados sería un cambio de juego para reducir la huella de carbono del tráfico vial y ayudar a la industria agrícola a alimentar a una población humana en crecimiento.

Tres miembros de la facultad de la Universidad de Texas A&M, María Barrufet, Elena Castell-Perez y Rosana Moreira, han escrito un documento técnico que informa su análisis inicial y lo han publicado con la esperanza de obtener los fondos necesarios para realizar actividades formales, investigación multidisciplinar sobre el proyecto.

"Comencé a leer la literatura relacionada e hice simulaciones de lo que era posible, "dijo Barrufet, profesor y catedrático de Baker Hughes en el Departamento de Ingeniería del Petróleo de Harold Vance. "Esto es completamente realista. Ya se han escrito varias propuestas para aplicaciones de vehículos marinos y camiones grandes, pero aún no se ha implementado nada. Y somos los primeros en pensar en un motor de automóvil ".

El impacto podría ser enorme. En 2019, Se estima que el número de vehículos en uso en todo el mundo fue de 1.400 millones. Un automóvil de pasajeros promedio en funcionamiento puede emitir alrededor de 5 toneladas estadounidenses (aproximadamente 4,6 toneladas métricas) de CO ₂ por año, lo que significa que una cantidad significativa de gases de efecto invernadero está entrando en el medio ambiente. La combustión de combustible de un automóvil también genera una gran cantidad de agua al año, aproximadamente 5, 547 galones (aproximadamente 21, 000 litros).

Castell-Perez y Moreira, ambos profesores del Departamento de Ingeniería Biológica y Agrícola, saber este CO desperdiciado ₂ y el agua podría aprovecharse bien, especialmente en las ciudades. Las recientes expansiones en la agricultura urbana de EE. UU. Dependen de los invernaderos industriales, que utilizan una atmósfera enriquecida artificialmente que contiene hasta tres veces la cantidad de CO ₂ en aire normal para mejorar la salud de las plantas y las cosechas. Estas granjas urbanas se beneficiarían enormemente de una fuente constante de CO recuperado ₂ y agua, ya que actualmente compran y usan casi 5 libras (más de 2 kg) de CO ₂ y casi seis galones (22 litros) de agua para producir un poco más de dos libras (1 kg) de productos. Y estos números no incluyen el agua ni el CO ₂ necesarios para el procesamiento de alimentos después de la cosecha y la pasteurización en fase densa.

Los tres miembros de la facultad describieron cómo podría funcionar el dispositivo integrado. El calor del motor podría impulsar un sistema orgánico de ciclo Rankine (ORC), esencialmente un pequeño, unidad cerrada que contiene una turbina, intercambiadores de calor, condensador y bomba de alimentación que funciona como una máquina de vapor antigua pero a una escala mucho más pequeña, y con mucho menos calor necesario para producir electricidad. El ORC alimentaría los otros componentes, como un sistema de intercambio de calor, eso podría enfriar, comprimir y cambiar el CO ₂ gas a líquido para un almacenamiento más compacto.

"Hace años que, no pensamos que podríamos tener aire acondicionado en un auto, ", Dijo Barrufet." Este es un concepto similar al aire acondicionado que tenemos ahora. De una manera sencilla es como ese dispositivo, cabrá en espacios reducidos ".

Las simulaciones preliminares son alentadoras. No se prevé una reducción significativa de la potencia del motor de un automóvil ni un aumento en el uso de combustible. Cualquier posible corrosión en el sistema de intercambio de calor podría abordarse con el uso de nuevos materiales de revestimiento. Teóricamente los propietarios de vehículos podrían entregar cartuchos completos de CO ₂ y agua en los centros de recuperación al igual que la gente trae latas de aluminio y acero hoy en día. O los conductores incluso podrían usar el CO ₂ y agua en sistemas de invernadero propios o dentro de una comunidad, siempre que el CO ₂ fue utilizado responsablemente y completamente absorbido por las plantas.

Quedan preguntas, aunque, como el tamaño que deberían tener estos cartuchos, cómo se manejaría el agua ya que no se puede comprimir, y a que peso el CO almacenado ₂ y el agua afectan el rendimiento del automóvil.

Barrufet, Castell-Perez y Moreira están buscando activamente financiación para continuar con su trabajo. Si bien ya se están llevando a cabo investigaciones en laboratorios e industrias nacionales sobre la mejora de dispositivos para CO a gran escala ₂ capturar, nada existe actualmente a una escala tan pequeña, por lo que podrían pasar 10 años antes de que tengan algo listo para probar.

El mayor desafío podría provenir de reunir un equipo multidisciplinario para realizar la investigación. Los componentes del dispositivo ya existen de alguna forma, pero necesitarán un equipo cohesionado de ingenieros de diferentes especialidades para rediseñarlos para que funcionen juntos en un espacio tan reducido.

"Todas estas ideas y tecnologías independientes no tienen valor si no pueden conectarse, ", Dijo Barrufet." Necesitamos personas preocupadas por el futuro para que esto suceda pronto, estudiantes energizados en petróleo, mecánico, civil, disciplinas agrícolas y de ingeniería que pueden cruzar fronteras y trabajar en sincronía ".