L'eau capturée et le dioxyde de carbone provenant des gaz d'échappement des voitures pourraient aider à cultiver des aliments

Et si l’eau et le dioxyde de carbone (CO2) produits par le système d’échappement d’un véhicule pouvaient être captés et utilisés pour cultiver des aliments ? La valorisation 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-Perez et Rosana Moreira, ont rédigé un livre blanc faisant état de leur analyse initiale et l'ont publié dans l'espoir d'obtenir le financement nécessaire pour mener des recherches formelles et multidisciplinaires sur le projet.

«J'ai commencé à lire la littérature connexe et à faire des simulations de ce qui était possible», a déclaré Barrufet, professeur et titulaire de la chaire Baker Hughes au département Harold Vance de génie pétrolier. «C'est tout à fait réaliste. Plusieurs propositions ont déjà été rédigées pour les 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 particulière.

L’impact pourrait être énorme. En 2019, le nombre de véhicules en circulation dans le monde était estimé à 1,4 milliard. Une voiture de tourisme moyenne en fonctionnement peut émettre environ 5 tonnes américaines (environ 4,6 tonnes métriques) de CO2 par an, ce qui signifie qu'une quantité importante de gaz à effet de serre est rejetée dans l'environnement. La combustion du carburant d'une voiture crée également une grande quantité d'eau par an, soit environ 5 547 gallons (environ 21 000 litres).

Castell-Perez et Moreira, tous deux professeurs au Département de génie biologique et agricole, savent que ce gaspillage de CO2 et d'eau pourrait être utilisé à bon escient, en particulier dans les villes. Les récentes expansions de l’agriculture urbaine américaine reposent sur des serres industrielles, qui utilisent une atmosphère artificiellement enrichie contenant jusqu’à trois fois la quantité de CO2 de l’air normal pour améliorer la santé des plantes et les récoltes. Ces fermes urbaines bénéficieraient grandement d’une source constante de CO2 et d’eau récupérés et gratuits, car elles achètent et utilisent actuellement près de 5 livres (plus de 2 kg) de CO2 et près de six gallons (22 litres) d’eau pour cultiver un peu plus de deux livres ( 1 kg) de produits. Et ces chiffres n’incluent pas l’eau et le CO2 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 à cycle organique de Rankine (ORC), essentiellement une petite unité fermée contenant une turbine, des échangeurs de chaleur, un condenseur et une 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, tels qu'un système d'échange de chaleur, qui pourrait refroidir, comprimer et transformer le CO2 gazeux en 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. « Il s’agit d’un concept similaire à la climatisation dont nous disposons actuellement. D'une manière simple, c'est comme cet appareil, il s'adapte aux espaces restreints.

Les simulations préliminaires sont encourageantes. Aucune réduction significative de la puissance du moteur d’une voiture ni augmentation de sa consommation de carburant n’est prévue. Toute corrosion potentielle dans le système d’échange thermique pourrait être résolue grâce à l’utilisation de nouveaux matériaux de revêtement. Théoriquement, les propriétaires de véhicules pourraient rapporter des cartouches pleines de CO2 et d’eau dans les centres de récupération, tout comme les gens apportent aujourd’hui des canettes d’aluminium et d’acier. Les conducteurs pourraient même utiliser le CO2 et l’eau dans leurs propres systèmes de serre ou au sein d’une communauté, à condition que le CO2 soit utilisé de manière responsable et entièrement absorbé par les plantes.

Des questions demeurent cependant, telles que la taille que devraient avoir ces cartouches, comment l'eau serait traitée puisqu'elle ne peut pas être comprimée et quel poids le CO2 et l'eau stockés affecteraient les performances de la voiture.

Barrufet, Castell-Perez et Moreira recherchent activement des financements pour poursuivre leur travail. Alors que des recherches sont déjà en cours dans les laboratoires et les industries nationales pour améliorer les dispositifs de capture du CO2 à grande échelle, rien n'existe actuellement à une échelle aussi petite, il faudra donc peut-être 10 ans avant qu'ils aient quelque chose de prêt à tester.