Come potrebbero funzionare le auto alimentate dalla spazzatura

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Galleria di immagini: auto esotiche La DeLorean DMC-12 adattata in occasione della celebrazione del rilascio del Blu-Ray per il 25 ° anniversario della trilogia "Ritorno al futuro" da Gustavino il 25 ottobre 2010 a New York City. Guarda altre foto di auto esotiche. FilmMagic / Getty Images

In "Ritorno al futuro", Doc lancia bucce di banana e birra in Mr. Fusion per alimentare la sua macchina del tempo DeLorean. Non siamo ancora al punto di avere sistemi domestici di fusione fredda - o macchine del tempo, se è per questo - ma non siamo lontani dall'essere in grado di alimentare le auto con spazzatura come bucce di banana con un carburante che non è così lontano dalla birra.

Alimentare veicoli con spazzatura sembra inverosimile come Mr. Fusion, ma è già stato fatto su piccola scala. La creazione di combustibile liquido da rifiuti solidi comporta un processo chiamato gassificazione, dove il calore, non la fiamma, trasforma i solidi a base di carbonio in gas sintetico, che può poi essere distillato in etanolo, un alcol che è già stato aggiunto alla fornitura di benzina in molti stati e utilizzato nelle auto già in circolazione.

Gas sintetico, o syngas in breve, può essere creato da una varietà di materie prime, o materiali di partenza, tra cui:

  • Combustibili fossili, come carbone, petrolio e gas naturale
  • Asfalto
  • Acque luride
  • Plastica
  • Biomasse, come legno o rifiuti agricoli
  • Rifiuti solidi urbani, alias spazzatura

L'idea di creare combustibile liquido dalla biomassa solida esiste da molto tempo. Il processo di gassificazione è stato scoperto in Belgio nel 1609, utilizzando legno e carbone. Il syngas era anche conosciuto come "gas di città" ed era usato nei lampioni che dovevano essere accesi manualmente da un lampionaio. Durante la carenza di carburante della seconda guerra mondiale, i veicoli europei furono equipaggiati per utilizzare syngas a base di trucioli di legno e il Sudafrica dell'era dell'apartheid usò la stessa tecnologia quando era soggetto a sanzioni mondiali.

In altre parole, questa roba esiste da molto tempo. Successivamente, diamo un'occhiata a come viene prodotto il moderno syngas a base di rifiuti e trasformato in etanolo che può essere utilizzato senza alcuna modifica alla tua auto.

Contenuti
  1. Come trasformare i rifiuti in gas
  2. Perché alimentare le auto con la spazzatura?
  3. Potenziali insidie ​​per le auto alimentate dai rifiuti

Il primo passo è separare i rifiuti, o rifiuti solidi urbani, in una stazione di trasferimento. Il vetro e il metallo non funzioneranno nel processo di gassificazione e dovrebbero comunque essere riciclati; cose come trucioli di legno, erba, pneumatici e pannolini funzioneranno. "Se diventa molto caldo e si scioglie, non è una buona sostanza", afferma Wes Bolsen, Direttore marketing di Coskata, Inc. "Se diventa caldo e si trasforma in gas, come la legna in un caminetto, va bene". Qualsiasi sostanza a base di carbonio si adatterà al conto come materia prima.

Una volta che la spazzatura è stata selezionata, può iniziare la gassificazione. La materia prima viene riscaldata, ma non bruciata, sotto pressione fino a quando non si decompone. Immagina il bidone del compost nel tuo cortile, che contiene materia organica all'interno. Così com'è, quelle vecchie foglie di lattuga e le cime di carote diventano piuttosto calde e si decompongono per formare il compost. Ora immagina che il bidone non abbia prese d'aria, quindi non c'è ossigeno per causare la combustione e vengono applicati ancora più calore e pressione. Lo stesso processo di decomposizione avverrebbe, ma molto più intensamente. Il processo di decomposizione rompe i legami di carbonio nelle vecchie verdure e si trasforma in qualcosa di simile al gas naturale - syngas.

Potresti fermarti qui, dopo che il processo di gassificazione ha prodotto syngas. Alcuni veicoli sperimentali, come la Honda Civic NGV o anche la nuova flotta di camion della spazzatura della città di Toronto, funzionano a gas naturale compresso. Probabilmente il syngas potrebbe essere utilizzato come carburante per queste auto. Ma per quanto riguarda i milioni di auto già sulla strada che non possono utilizzare il syngas? Coskata aggiunge un paio di passaggi al suo processo per produrre etanolo dal syngas che può essere facilmente introdotto in quasi tutti i veicoli che percorrono la strada oggi senza cambiare nulla sulle auto.

Una volta che il syngas è stato creato nello stabilimento di Coskata, viene fermentato da un gas a un liquido dai batteri in un ambiente acquoso, il che significa davvero insetti che vivono in serbatoi d'acqua. Questi ceppi di batteri brevettati respirano il syngas (CO, CO2 e H2) ed eliminano l'etanolo (C2). Tutto ciò che resta da fare è distillare l'etanolo dall'acqua. L'etanolo è pronto per il motore e l'acqua torna agli insetti con pochissimo spreco nel processo.

E ora che sappiamo come si può ricavare il carburante dalla spazzatura, scopriamo perché ci preoccupiamo di usarlo.

Chiaro di luna

Fatto poco noto: la produzione di etanolo è quasi identica alla produzione di chiaro di luna. Così vicino, infatti, che Coskata aggiunge un po 'di benzina al suo carburante finito, un processo chiamato denaturante. Se non aggiungessero quel po 'di benzina, sarebbero soggetti a una tassa sugli alcolici di $ 27 per gallone. Inoltre, se qualcuno è abbastanza disperato da bere etanolo contenente benzina ... beh, vomiterà.

Che tu stia guidando da tre o trent'anni, sai che i prezzi del gas sono volatili, per dirla in modo educato. Disordini politici, tempeste, disastri naturali: qualsiasi cosa può interrompere il flusso di petrolio e benzina verso gli Stati Uniti e un flusso interrotto significa prezzi più alti. Negli ultimi anni, la ricerca di nuove fonti di carburante domestiche è entrata in cima alla nostra lista di priorità.

Anche le emissioni di gas serra e il cambiamento climatico globale sono sul nostro radar. I combustibili fossili contribuiscono ai gas serra nell'ambiente in quasi ogni fase del loro ciclo, dal tirarli fuori dal terreno alla loro lavorazione per utilizzarli effettivamente nelle nostre auto. La riduzione di queste emissioni farebbe molto per alleviare il carico sul nostro ambiente.

Il Dipartimento dell'Energia (DOE) osserva che il syngas, indipendentemente dalla materia prima utilizzata, consente un processo di produzione a emissioni quasi zero ed è configurabile per lo stoccaggio della cattura del carbonio. Soddisfa inoltre le più severe normative statunitensi sulle emissioni ambientali per anidride solforosa, particolati e contaminanti tossici.

Trasformare il syngas in etanolo rende ancora più facile alimentare le auto con la spazzatura. L'etanolo è già approvato per l'uso e può essere trovato dal 10 al 15 percento in molte stazioni di servizio oggi. I veicoli a carburante flessibile sarebbero in grado di utilizzare ancora più etanolo, spesso l'85% di etanolo mescolato con il 15% di benzina, nel serbatoio.

Ci sono molti tipi di rifiuti che possono essere utilizzati come materia prima, dalla spazzatura raccolta a Seattle ai rifiuti di mais nel Midwest agli avanzi dell'industria della pasta e della carta nel sud-est. Non c'è bisogno di usare cibo reale che le persone potrebbero mangiare, come il mais, quando puoi usare la spazzatura che altrimenti verrebbe raccolta sul marciapiede e finire in una discarica. "Non c'è modo di pagare per mettere la spazzatura in un buco nel terreno quando puoi ricavarne dei soldi", dice Bolsen di Coskata. "È come seppellire denaro contante."

Città come Chicago, che ha quasi riempito le sue discariche di rifiuti urbani, stanno esaminando sistemi come quello di Coskata per gestire i rifiuti in futuro. Ci deve essere un problema, però, giusto? Può essere.

Continua a leggere per conoscere alcune delle sfide che questa nuova tecnologia deve affrontare.

Chip's Chips

La gassificazione domestica è possibile, se non facile. Basta chiedere a Chip Beam, che ha saldato insieme la propria tramoggia per gassificare i trucioli di legno e l'ha montata sul retro del suo Isuzu Trooper del 1988. Utilizzando un processo di gassificazione simile a quello utilizzato dagli europei nella seconda guerra mondiale, percorre 20 miglia (32,2 chilometri) per ogni 25 libbre (11,3 chilogrammi) di trucioli che getta nella tramoggia. Lo ha guidato nel primo Green Grand Prix a Watkins Glen, dove ha vinto il premio "Most Unusual Car".

La bioraffineria di Coskata Foto per gentile concessione di Coskata, Inc.

Alcune materie prime, come i trucioli di legno, sono piuttosto uniformi. Ogni piccolo pezzo di legno è dello stesso materiale e le macchine possono rendere tutti i pezzi di dimensioni simili. Trucioli di legno, erba e materie prime uniformi simili sono quasi ideali per trasformare i rifiuti in combustibile attraverso il processo di gassificazione.

I rifiuti solidi urbani, però, sono un'altra storia. Sì, puoi usare pneumatici e pannolini come materia prima, ma sono materiali molto diversi che richiedono un trattamento molto diverso prima di poter iniziare il processo di gassificazione. Per prima cosa, c'è più smistamento da fare per estrarre la spazzatura utilizzabile in una stazione di trasferimento che per ottenere i rifiuti di legno in una cartiera. Più lavoro di smistamento e preparazione significa più costi.

Questo non è l'unico problema con la preparazione richiesta per i rifiuti nel processo di gassificazione. Molti materiali di scarto, compresi i rifiuti solidi urbani e alcune materie prime da biomassa come l'erba o il mais, hanno un contenuto di umidità più elevato. Questi articoli dovrebbero essere asciugati prima di essere immessi nella tramoggia per la gassificazione.

C'è un potenziale problema anche all'altra estremità del processo: i rifiuti urbani avrebbero un contenuto di ceneri più elevato. I trucioli di legno sono una materia prima molto efficiente, con solo una piccola parte, forse il 2 percento, che finisce come cenere. Il resto della sua massa viene convertito in gas (si pensi a un ceppo nel camino). Qualsiasi impianto che trasforma rifiuti solidi urbani come pneumatici e pannolini in syngas dovrebbe avere le strutture per gestire la cenere rimanente.

E, come ogni nuova fonte di combustibile dall'elettricità all'idrogeno, è necessario creare abbastanza syngas per consentirne l'adozione su vasta scala. Il più grande trasportatore di rifiuti della nazione, Waste Management, ha parlato con Coskata di una partnership, ma l'uso diffuso di auto alimentate dalla spazzatura è ancora da 3 a 5 anni nel futuro. Ma se quei batteri che emettono etanolo hanno la loro strada, la tua auto potrebbe essere un'auto alimentata dalla spazzatura come la DeLorean di Doc abbastanza presto - non sono necessarie banane o fili pazzi.

Per ulteriori informazioni su automobili alimentate da rifiuti, gas sintetico e altri argomenti correlati, seguire i collegamenti nella pagina successiva.

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Altri ottimi link

  • Soldato Isuzu a legna
  • Honda Civic GX Veicolo a gas naturale
  • Coskata, Inc.

fonti

  • Beam, Chip. Proprietario di Syngas Isuzu Trooper. Intervista telefonica. Condotto nel giugno 2008.
  • Bolsen, Wes. Direttore marketing capo di Coskata, Inc. Intervista telefonica. Condotto il 23 febbraio 2011.
  • Dipartimento di Energia, National Energy Technology Laboratory (NETL). "Gassificazione." (23 febbraio 2011) http://www.netl.doe.gov/technologies/coalpower/gasification/gasifipedia/TOC.html
  • LaMonica, Martin. "Le aziende che vendono rifiuti all'etanolo stanno scavando". Notizie CNET. 14 maggio 2008. (16 febbraio 2011) http://news.cnet.com/8301-11128_3-9939613-54.html
  • Sandru, Mihai. "Il nuovo camion della spazzatura di Toronto alimentato da biogas derivato dai rifiuti". L'ottimista verde. 11 novembre 2010. (16 febbraio 2011) http://www.greenoptimistic.com/2010/11/11/toronto-biogas-garbage-truck/



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