L'acqua catturata e l'anidride carbonica dai gas di scarico delle auto potrebbero aiutare a coltivare il cibo

Cosa accadrebbe se sia l'acqua che l'anidride carbonica (CO2) prodotte dal sistema di scarico di un veicolo potessero essere catturate e utilizzate per coltivare cibo? Riutilizzare questi due prodotti di scarto rappresenterebbe un punto di svolta per ridurre l’impronta di carbonio del traffico stradale e aiutare l’industria agricola a nutrire una popolazione umana in crescita.

Tre docenti della Texas A&M University, Maria Barrufet, Elena Castell-Perez e Rosana Moreira, hanno scritto un libro bianco riportando la loro analisi iniziale e lo hanno pubblicato nella speranza di ottenere i finanziamenti necessari per svolgere una ricerca formale e multidisciplinare sul progetto.

"Ho iniziato a leggere la letteratura correlata e ho fatto simulazioni di ciò che era possibile", ha affermato Barrufet, professore e Baker Hughes Endowed Chair presso il Dipartimento di Ingegneria Petrolifera di Harold Vance. “Questo è del tutto realistico. Sono già state scritte diverse proposte per autocarri di grandi dimensioni e applicazioni per veicoli marini, ma nulla è stato ancora implementato. E siamo i primi a pensare a un motore per autovetture”.

L’impatto potrebbe essere enorme. Nel 2019, il numero stimato di veicoli in uso nel mondo era di 1,4 miliardi. Un’autovettura media in funzione può emettere circa 5 tonnellate statunitensi (circa 4,6 tonnellate) di CO2 all’anno, il che significa che una quantità significativa di gas serra viene immessa nell’ambiente. La combustione del carburante di un'auto crea anche una grande quantità di acqua all'anno: circa 5.547 galloni (circa 21.000 litri).

Castell-Perez e Moreira, entrambi professori del Dipartimento di Ingegneria Biologica e Agraria, sanno che questo spreco di CO2 e di acqua potrebbe essere messo a frutto, soprattutto nelle città. La recente espansione dell’agricoltura urbana statunitense si basa sulle serre industriali, che utilizzano un’atmosfera arricchita artificialmente contenente fino a tre volte la quantità di CO2 presente nell’aria normale per migliorare la salute delle piante e i raccolti. Queste fattorie urbane trarrebbero grandi benefici da una fonte costante di CO2 e acqua recuperate gratuitamente poiché attualmente acquistano e utilizzano quasi 5 libbre (oltre 2 kg) di CO2 e quasi sei galloni (22 litri) di acqua per coltivare poco più di due libbre ( 1 kg) di prodotto. E questi numeri non includono l’acqua e la CO2 necessarie per la lavorazione degli alimenti post-raccolta e la pastorizzazione in fase densa.

I tre docenti hanno illustrato come potrebbe funzionare il dispositivo integrato. Il calore del motore potrebbe alimentare un sistema a ciclo Rankine organico (ORC), essenzialmente una piccola unità chiusa contenente una turbina, scambiatori di calore, condensatore e pompa di alimentazione che funziona come un vecchio motore a vapore ma su scala molto più piccola e con molto meno calore necessario per produrre elettricità. L’ORC alimenterebbe gli altri componenti, come un sistema di scambio di calore, che potrebbe raffreddare, comprimere e trasformare il gas CO2 in un liquido per uno stoccaggio più compatto.

"Anni fa non pensavamo che avremmo potuto avere l'aria condizionata in macchina", ha detto Barrufet. “Questo è un concetto simile all’aria condizionata che abbiamo ora. In un modo semplice, è come quel dispositivo, si adatterà agli spazi ristretti."

Le simulazioni preliminari sono incoraggianti. Non è prevista alcuna riduzione significativa della potenza del motore di un'auto o un aumento del consumo di carburante. Qualsiasi potenziale corrosione nel sistema di scambio termico potrebbe essere affrontata con l’uso di nuovi materiali di rivestimento. In teoria, i proprietari dei veicoli potrebbero consegnare cartucce piene di CO2 e acqua nei centri di recupero proprio come oggigiorno le persone portano le lattine di alluminio e acciaio. Oppure gli automobilisti potrebbero anche utilizzare la CO2 e l’acqua nei sistemi di serra propri o all’interno di una comunità, a condizione che la CO2 venga utilizzata in modo responsabile e completamente assorbita dalle piante.

Rimangono però delle domande, ad esempio quanto dovrebbero essere grandi queste cartucce, come verrebbe gestita l'acqua poiché non può essere compressa e con quale peso la CO2 e l'acqua immagazzinate influenzerebbero le prestazioni dell'auto.

Barrufet, Castell-Perez e Moreira stanno cercando attivamente finanziamenti per continuare il loro lavoro. Sebbene nei laboratori e nelle industrie nazionali siano già in corso ricerche per migliorare i dispositivi per la cattura di CO2 su larga scala, attualmente non esiste nulla su scala così piccola, quindi potrebbero passare 10 anni prima che abbiano qualcosa di pronto per i test.