In "Ritorno al futuro", Doc lancia bucce di banana e birra nel signor Fusion per alimentare la sua macchina DeLoreantime. Non siamo proprio al punto dei sistemi di fusione fredda domestici - o delle macchine del tempo, se è per questo - ma non siamo lontani dall'essere in grado di alimentare le auto con immondizia 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 quindi 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 base, tra cui:
L'idea di creare combustibile liquido dalla biomassa solida esiste da molto tempo. Il processo di gassificazione fu scoperto in Belgio nel 1609, utilizzando legno e carbone. Syngas era anche conosciuto come "gas di città" ed era usato nei lampioni che dovevano essere accesi manualmente da un lampionaio. Durante la scarsità di carburante della seconda guerra mondiale, i veicoli europei furono allestiti per utilizzare syngas ricavato da 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 è in circolazione da molto tempo. Quindi, 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.
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Il primo passo è separare i rifiuti, o rifiuti solidi urbani, in una stazione di trasferimento. Vetro e metallo non funzioneranno nel processo di gassificazione e dovrebbero comunque essere riciclati; cose come trucioli di legno, erba, pneumatici e pannolini funzioneranno. "Se si surriscalda e si scioglie, non è una buona sostanza", afferma Wes Bolsen, Chief Marketing Director di Coskata, Inc. "Se si scalda e si trasforma in gas, come la legna in un caminetto, va bene". Qualsiasi sostanza a base di carbonio andrà bene come materia prima.
Una volta che la spazzatura è stata smistata, 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. Così com'è, quelle vecchie foglie di lattuga e le cime delle carote diventano piuttosto calde e si decompongono per fare 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. Si verificherebbe lo stesso processo di decomposizione, 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 avrà prodotto il 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. Syngas potrebbe probabilmente essere usato come carburante per queste auto. Ma che dire dei milioni di auto già in circolazione 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 nelle 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). Non resta che 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 carburante dai rifiuti, scopriamo perché dovremmo prenderci la briga di usarli.
Chiaro di lunaFatto poco noto:produrre etanolo è quasi identico a fare il chiaro di luna. Così vicino, infatti, che Coskata aggiunge un po' di benzina al suo carburante finito, un processo chiamato denaturazione. Se non aggiungessero quel po' di benzina, sarebbero soggetti a una tassa sugli alcolici di $ 27 per gallone. Inoltre, se qualcuno è così disperato da bere etanolo con benzina dentro... beh, vomiteranno.
Che tu guidi da tre o trenta anni, sai che i prezzi della benzina sono volatili, per dirla educatamente. Disordini politici, tempeste, disastri naturali:qualsiasi numero di cose può interrompere il flusso di petrolio e benzina negli Stati Uniti e un flusso interrotto significa prezzi più alti. La ricerca di nuove fonti domestiche di carburante è entrata nella nostra lista di priorità negli ultimi anni.
Anche le emissioni di gas serra e il cambiamento climatico globale sono nel nostro radar. I combustibili fossili contribuiscono all'emissione di gas serra nell'ambiente in quasi tutte le fasi del loro ciclo, dall'estrazione dal suolo alla loro lavorazione per l'uso fino all'utilizzo effettivo nelle nostre auto. La riduzione di queste emissioni contribuirebbe notevolmente ad 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 di anidride solforosa, particolato e contaminanti tossici.
Trasformare il syngas in etanolo rende ancora più facile alimentare le auto con i rifiuti. L'etanolo è già approvato per l'uso e oggi può essere trovato al 10-15 percento in molte stazioni di servizio. I veicoli a carburante flessibile sarebbero in grado di utilizzare ancora più etanolo, spesso l'85% di etanolo miscelato con il 15% di benzina, nel serbatoio.
Ci sono molti tipi di immondizia che possono essere utilizzati come materia prima, dai rifiuti raccolti a Seattle ai rifiuti di mais nel Midwest agli avanzi dell'industria della cellulosa 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 finirebbe in una discarica. "Non c'è modo che tu paghi per mettere la tua spazzatura in un buco nel terreno quando puoi ricavarne dei soldi", dice Bolsen di Coskata. "È come seppellire denaro".
Città come Chicago, che ha quasi riempito la sua discarica di rifiuti urbani, stanno valutando sistemi come quello di Coskata per gestire i rifiuti in futuro. Ci deve essere un problema, però, giusto? Forse.
Continua a leggere per conoscere alcune delle sfide che questa nuova tecnologia deve affrontare.
Chip di ChipLa gassificazione domestica è possibile, se non facile. Basta chiedere a Chip Beam, che ha saldato insieme la sua 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 patatine che getta nella tramoggia. L'ha guidata nel primo Green Grand Prix a Watkins Glen, dove ha vinto il premio "Most Unusual Car".
Alcune materie prime, come i trucioli di legno, sono piuttosto uniformi. Ogni piccolo pezzo di legno è dello stesso materiale e le macchine possono realizzare tutti i pezzi di dimensioni simili. Trucioli di legno, erba e simili materie prime uniformi 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 cernita da fare per estrarre i rifiuti utilizzabili in una stazione di trasferimento che per ottenere i rifiuti di legno in una cartiera. Più smistamento e lavoro di preparazione significano 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 di 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 maggiore. I trucioli di legno sono una materia prima molto efficiente, con solo una piccola parte, forse il 2 percento, che finisce in cenere. Il resto della sua massa viene convertito in gas (pensa a un ceppo nel camino). Qualsiasi impianto che trasforma rifiuti solidi urbani come pneumatici e pannolini in syngas dovrebbe disporre delle strutture per gestire la cenere residua.
E, come ogni nuova fonte di combustibile dall'elettricità all'idrogeno, è necessario creare abbastanza syngas per consentirne un'ampia diffusione. Il più grande trasportatore di rifiuti della nazione, Waste Management, ha parlato con Coskata di una partnership, ma l'uso diffuso di auto a motore è ancora tra 3 e 5 anni nel futuro. Ma se quei batteri che emettono etanolo dovessero riuscire, la tua auto potrebbe diventare un'auto a motore spazzatura come la DeLorean di Doc abbastanza presto, senza bisogno di banane o cavi folli.
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