車の排気ガスから回収された水と二酸化炭素が食料の栽培に役立つ可能性がある

車両の排気システムから生成される水と二酸化炭素 (CO2) の両方を回収して、食料の栽培に使用できたらどうなるでしょうか? これら 2 つの廃棄物を再利用することは、道路交通による二酸化炭素排出量を削減し、増加する人口を養う農業産業を支援する上で大きな変革となるでしょう。

テキサス A&M 大学の 3 人の教員、マリア・バルフェット氏、エレナ・カステル・ペレス氏、ロザナ・モレイラ氏は、このプロジェクトに関する学際的な正式な研究を行うために必要な資金を得ることを期待して、初期分析を報告する白書を執筆し、出版した。

「関連文献を読み始めて、何が可能なのかシミュレーションをしてみました」と、ハロルド・バンス石油工学部教授でありベーカー・ヒューズ寄付会長のバルフェット氏は語った。 「これは完全に現実的です。 大型トラックや船舶用途向けにすでにいくつかの提案が書かれていますが、まだ何も実装されていません。 そして、乗用車のエンジンを最初に思いついたのは私たちです。」

その影響は甚大になる可能性があります。 2019 年に世界中で使用されている車両の数は 14 億台と推定されています。 走行中の平均的な乗用車は年間約 5 米国トン (約 4.6 トン) の CO2 を排出する可能性があり、これはかなりの量の温室効果ガスが環境中に排出されていることを意味します。 1 台の自動車の燃料が燃焼すると、年間約 5,547 ガロン (約 21,000 リットル) という大量の水が発生します。

生物農業工学部のカステル・ペレス教授とモレイラ教授は、この無駄な二酸化炭素と水が、特に都市部では有効活用できることを知っています。 米国の都市農業の最近の拡大は、植物の健康と収穫を改善するために、通常の空気中の最大 3 倍の量の CO2 を含む人工的に濃縮された雰囲気を使用する工業用温室に依存しています。 これらの都市農場は、現在、2 ポンド強を栽培するためにほぼ 5 ポンド (2 kg 以上) の CO2 とほぼ 6 ガロン (22 リットル) の水を購入して使用しているため、無料で再生利用される CO2 と水の安定した供給源から大きな恩恵を受けるでしょう ( 1kg）の農産物。 そして、これらの数値には、収穫後の食品加工や濃厚相低温殺菌に必要な水と二酸化炭素は含まれていません。

3 人の教員は、統合デバイスがどのように機能するかを概説しました。 エンジンからの熱は、有機ランキン サイクル (ORC) システムに電力を供給する可能性があります。ORC システムは、本質的にタービン、熱交換器、凝縮器、供給ポンプを含む小型の密閉ユニットで、昔ながらの蒸気エンジンのように動作しますが、規模ははるかに小さく、電気を生成するために必要な熱がはるかに少なくなります。 ORC は、CO2 ガスを冷却、圧縮して液体に変化させ、よりコンパクトに保管できる熱交換システムなどの他のコンポーネントに電力を供給します。

「何年も前には、車内にエアコンが搭載できるとは考えていませんでした」とバルフェット氏は語った。 「これは、私たちが現在使用しているエアコンと同様の概念です。 簡単に言えば、狭いスペースにも収まるデバイスのようなものです。」

事前のシミュレーションは励みになります。 車のエンジン出力の大幅な低下や燃料使用量の増加は予測されません。 熱交換システムの潜在的な腐食は、新しいコーティング材料を使用することで対処できます。 理論的には、現在人々がアルミ缶やスチール缶を持ち込むのと同じように、自動車の所有者はCO2と水が入った満杯のカートリッジを再生センターに持ち込むことができる。 あるいは、CO2 が責任を持って使用され、植物に完全に吸収されれば、ドライバーは CO2 と水を自分の温室システムやコミュニティ内で使用することもできます。

しかし、これらのカートリッジはどれくらいの大きさが必要なのか、水は圧縮できないのでどのように扱われるのか、貯蔵された二酸化炭素と水はどのくらいの重量になると車の性能に影響するのかなど、疑問は残る。

バルフェット氏、カステルペレス氏、モレイラ氏は、研究を継続するための資金を積極的に求めている。 大規模な CO2 回収のための装置の改良に関する研究はすでに国立研究所や産業界で行われていますが、現時点ではこれほど小規模なものは存在しないため、テストの準備が整うまでには 10 年かかる可能性があります。