포집된 물과 자동차 배기가스에서 나오는 이산화탄소가 식량 재배에 도움이 될 수 있습니다

자동차 배기 시스템에서 생성된 물과 이산화탄소(CO2)를 모두 포집하여 식량 재배에 사용할 수 있다면 어떨까요? 이 두 가지 낭비 제품의 용도를 변경하면 도로 교통의 탄소 배출량을 줄이고 농업 산업이 늘어나는 인구를 먹일 수 있도록 돕는 획기적인 변화가 될 것입니다.

텍사스 A&M 대학교의 세 명의 교수진인 Maria Barrufet, Elena Castell-Perez 및 Rosana Moreira는 프로젝트에 대한 공식적이고 다학문적인 연구를 수행하는 데 필요한 자금을 확보하기 위해 초기 분석을 보고하는 백서를 작성하고 이를 발표했습니다.

Harold Vance 석유공학과 교수이자 Baker Hughes 기부 의장인 Barrufet은 "관련 문헌을 읽기 시작했고 무엇이 가능한지 시뮬레이션했습니다."라고 말했습니다. “이것은 완전히 현실적입니다. 대형 트럭 및 해양 차량 애플리케이션에 대한 여러 제안이 이미 작성되었지만 아직 구현된 것은 없습니다. 그리고 우리는 승용차 엔진을 가장 먼저 생각했습니다.”

그 영향은 엄청날 수 있습니다. 2019년 전 세계에서 사용되는 것으로 추정되는 차량의 수는 14억 대였습니다. 운행 중인 평균 승용차 한 대는 연간 약 5미국톤(약 4.6미터톤)의 CO2를 배출할 수 있으며, 이는 상당한 양의 온실가스가 환경으로 배출되고 있음을 의미합니다. 자동차 한 대의 연료 연소로 인해 연간 약 5,547갤런(약 21,000리터)의 많은 양의 물이 생성됩니다.

생물 및 농업공학과 교수인 Castell-Perez와 Moreira는 이렇게 낭비되는 CO2와 물이 특히 도시에서 유용하게 활용될 수 있다는 것을 알고 있습니다. 최근 미국 도시 농업의 확장은 식물 건강과 수확량을 개선하기 위해 일반 공기 중 최대 3배에 달하는 CO2 양을 함유한 인공적으로 농축된 대기를 사용하는 산업용 온실에 의존하고 있습니다. 이러한 도시 농장은 현재 거의 5파운드(2kg 이상)의 CO2와 거의 6갤런(22리터)의 물을 구입하여 사용하여 2파운드(2파운드)가 조금 넘는 성장을 하기 때문에 안정적인 무료 재생 CO2 및 물 공급원으로부터 큰 이익을 얻을 것입니다. 1kg)의 농산물입니다. 그리고 이 수치에는 수확 후 식품 가공 및 고밀도 저온살균에 필요한 물과 CO2가 포함되지 않습니다.

세 명의 교수진은 통합 장치가 어떻게 작동할 수 있는지 설명했습니다. 엔진의 열은 본질적으로 터빈, 열 교환기, 응축기 및 공급 펌프를 포함하는 작고 폐쇄된 장치인 유기 랭킨 사이클(ORC) 시스템에 전력을 공급할 수 있습니다. 이 시스템은 구식 증기 엔진처럼 작동하지만 훨씬 더 작은 규모로 작동합니다. 전기를 생산하는 데 필요한 열이 훨씬 적습니다. ORC는 보다 컴팩트한 저장을 위해 CO2 가스를 냉각, 압축 및 액체로 변경할 수 있는 열 교환 시스템과 같은 다른 구성 요소에 전력을 공급합니다.

Barrufet은 "몇 년 전만 해도 자동차에 에어컨이 있을 수 없다고 생각했습니다."라고 말했습니다. “이것은 우리가 사용하는 에어컨과 비슷한 개념입니다. 간단히 말해서, 그것은 그 장치와 같아서 좁은 공간에 잘 맞습니다.”

예비 시뮬레이션은 고무적입니다. 자동차의 엔진 출력이 크게 감소하거나 연료 사용량이 증가할 것으로 예상되지 않습니다. 열 교환 시스템의 잠재적인 부식은 새로운 코팅 재료를 사용하여 해결할 수 있습니다. 이론적으로 차량 소유자는 요즘 사람들이 알루미늄과 강철 캔을 가져오는 것처럼 재활용 센터에 CO2와 물이 가득 담긴 카트리지를 반납할 수 있습니다. 또는 CO2가 식물에 의해 완전히 흡수되고 책임감 있게 사용된다면 운전자는 자신의 온실 시스템이나 지역 사회 내에서 CO2와 물을 사용할 수도 있습니다.

하지만 이러한 카트리지의 크기는 얼마나 커야 하는지, 물은 압축할 수 없기 때문에 어떻게 처리해야 하는지, 저장된 CO2와 물의 무게는 어느 정도가 자동차 성능에 영향을 미칠지 등과 같은 질문이 남아 있습니다.

Barrufet, Castell-Perez 및 Moreira는 작업을 계속하기 위해 적극적으로 자금을 찾고 있습니다. 대규모 CO2 포집을 위한 장치 개선에 대한 연구가 이미 국립 연구소 및 산업계에서 진행되고 있지만 현재 이 정도 규모의 작은 것은 없기 때문에 테스트할 준비가 되기까지 10년이 걸릴 수 있습니다.