Água capturada e dióxido de carbono do escapamento do carro podem ajudar no cultivo de alimentos

E se tanto a água como o dióxido de carbono (CO2) produzidos pelo sistema de escape de um veículo pudessem ser capturados e utilizados para o cultivo de alimentos? A reaproveitamento destes dois produtos desperdiçados seria um divisor de águas na redução da pegada de carbono do tráfego rodoviário e ajudaria a indústria agrícola a alimentar uma população humana crescente.

Três docentes da Texas A&M University, Maria Barrufet, Elena Castell-Perez e Rosana Moreira, escreveram um white paper relatando sua análise inicial e publicaram-no na esperança de obter o financiamento necessário para realizar pesquisas formais e multidisciplinares sobre o projeto.

“Comecei a ler a literatura relacionada e fiz simulações do que era possível”, disse Barrufet, professor e Cátedra Baker Hughes Endowed Chair no Departamento de Engenharia de Petróleo Harold Vance. “Isso é totalmente realista. Várias propostas já foram escritas para aplicações em caminhões de grande porte e veículos marítimos, mas nada foi implementado ainda. E somos os primeiros a pensar num motor de automóvel de passageiros.”

O impacto poderá ser enorme. Em 2019, o número estimado de veículos em uso em todo o mundo era de 1,4 mil milhões. Um automóvel de passageiros médio em funcionamento pode emitir cerca de 5 toneladas norte-americanas (aproximadamente 4,6 toneladas métricas) de CO2 por ano, o que significa que uma quantidade significativa de gases com efeito de estufa vai para o ambiente. A combustão de combustível de um carro também cria uma grande quantidade de água por ano – cerca de 5.547 galões (aproximadamente 21.000 litros).

Castell-Perez e Moreira, ambos professores do Departamento de Engenharia Biológica e Agrícola, sabem que este desperdício de CO2 e água poderia ser bem aproveitado, especialmente nas cidades. As recentes expansões na agricultura urbana dos EUA dependem de estufas industriais, que utilizam uma atmosfera artificialmente enriquecida contendo até três vezes a quantidade de CO2 do ar normal para melhorar a saúde das plantas e as colheitas. Essas fazendas urbanas se beneficiariam muito de uma fonte constante de CO2 e água recuperada e gratuita, já que atualmente compram e usam quase 5 libras (mais de 2 kg) de CO2 e quase seis galões (22 litros) de água para cultivar pouco mais de duas libras ( 1 kg) de produto. E estes números não incluem a água e o CO2 necessários para o processamento pós-colheita dos alimentos e a pasteurização em fase densa.

Os três membros do corpo docente descreveram como o dispositivo integrado poderia funcionar. O calor do motor poderia alimentar um sistema de ciclo Rankine orgânico (ORC), essencialmente uma unidade pequena e fechada contendo uma turbina, trocadores de calor, condensador e bomba de alimentação que funciona como uma máquina a vapor antiga, mas em uma escala muito menor, e com muito menos calor necessário para produzir eletricidade. O ORC alimentaria os outros componentes, como um sistema de troca de calor, que poderia resfriar, comprimir e transformar o gás CO2 em líquido para um armazenamento mais compacto.

“Anos atrás, não pensávamos que poderíamos ter ar condicionado num carro”, disse Barrufet. “Este é um conceito semelhante ao ar condicionado que temos agora. De uma forma simples, é como aquele aparelho, vai caber em espaços apertados.”

As simulações preliminares são encorajadoras. Não se prevê nenhuma redução significativa na potência do motor de um carro ou aumento no consumo de combustível. Qualquer potencial corrosão no sistema de troca de calor poderia ser resolvida com o uso de novos materiais de revestimento. Teoricamente, os proprietários de veículos poderiam entregar cartuchos cheios de CO2 e água em centros de recuperação, tal como hoje em dia as pessoas trazem latas de alumínio e aço. Ou os condutores poderiam até utilizar o CO2 e a água nos seus próprios sistemas de estufa ou dentro de uma comunidade, desde que o CO2 fosse utilizado de forma responsável e totalmente absorvido pelas plantas.

No entanto, permanecem questões sobre o tamanho destes cartuchos, como a água seria tratada, uma vez que não pode ser comprimida, e com que peso o CO2 e a água armazenados afetariam o desempenho do carro.

Barrufet, Castell-Perez e Moreira estão ativamente à procura de financiamento para continuar o seu trabalho. Embora já exista investigação em laboratórios e indústrias nacionais sobre a melhoria de dispositivos para captura de CO2 em grande escala, atualmente não existe nada numa escala tão pequena, pelo que poderá demorar 10 anos até que tenham algo pronto para teste.