Como carros movidos a lixo poderiam funcionar

Galeria de imagens: carros exóticos O DeLorean DMC-12 adaptado na comemoração do 25º aniversário da Trilogia Blu-Ray de 'Back To The Future' no Gustavino's em 25 de outubro de 2010, na cidade de Nova York. Veja mais fotos de carros exóticos. FilmMagic / Getty Images

Em "Back to the Future", Doc joga cascas de banana e cerveja no Mr. Fusion para alimentar sua máquina do tempo DeLorean. Não estamos exatamente no ponto de sistemas domésticos de fusão a frio - ou máquinas do tempo, por falar nisso - mas não estamos longe de poder alimentar carros com lixo como cascas de banana com um combustível que não está tão longe da cerveja.

Alimentar veículos com lixo parece tão absurdo quanto o Sr. Fusion, mas já está sendo feito em pequena escala. A criação de combustível líquido a partir de lixo sólido envolve um processo denominado gaseificação, onde o calor - não a chama - transforma sólidos de carbono em gás sintético, que pode ser destilado em etanol, um álcool que já é adicionado à gasolina em muitos estados e usado em carros que já circulam.

Gás sintético, ou gás de síntese para resumir, pode ser criado a partir de uma variedade de matérias-primas, ou materiais de origem, incluindo:

• Combustíveis fósseis, como carvão, petróleo e gás natural
• Asfalto
• Esgoto
• Plásticos
• Biomassa, como madeira ou resíduos agrícolas
• Resíduos sólidos municipais, também conhecidos como lixo

A ideia de criar combustível líquido a partir de biomassa sólida existe há muito tempo. O processo de gaseificação foi descoberto na Bélgica em 1609, usando madeira e carvão. Syngas também era conhecido como "gás da cidade" e era usado em postes de luz que precisavam ser acesos manualmente por um acendedor. Durante a escassez de combustível da Segunda Guerra Mundial, os veículos europeus foram equipados para usar gás de síntese feito de aparas de madeira, e a África do Sul da era do Apartheid usou a mesma tecnologia quando estava sob sanções mundiais.

Em outras palavras, esse material já existe há muito tempo. A seguir, vamos dar uma olhada em como o gás de síntese moderno à base de lixo é feito e transformado em etanol que pode ser usado sem qualquer modificação em seu carro.

Conteúdo

1. Como transformar lixo em gás
2. Por que alimentar carros com lixo?
3. Possíveis armadilhas para carros movidos a lixo

O primeiro passo é separar o lixo, ou resíduo sólido municipal, em uma estação de transferência. O vidro e o metal não funcionam no processo de gaseificação e devem ser reciclados de qualquer maneira; coisas como lascas de madeira, grama, pneus e fraldas funcionam. "Se ficar muito quente e derreter, não é uma boa substância", disse Wes Bolsen, diretor de marketing da Coskata, Inc. "Se esquentar e virar gás, como lenha em uma lareira, isso é bom." Qualquer substância à base de carbono servirá como matéria-prima.

Uma vez que o lixo foi separado, ele pode começar a gaseificação. A matéria-prima é aquecida - mas não queimada - sob pressão até que se decomponha. Imagine a caixa de compostagem do seu quintal, que contém matéria orgânica. Do jeito que estão, aquelas folhas velhas de alface e cenouras ficam muito quentes e se decompõem para fazer composto. Agora imagine que o recipiente não tem ventilação, então não há oxigênio para causar a combustão e ainda mais calor e pressão são aplicados. O mesmo processo de decomposição ocorreria, mas muito mais intensamente. O processo de decomposição rompe as ligações de carbono nos vegetais antigos e se transforma em algo como gás natural - gás de síntese.

Você poderia parar aqui, depois que o processo de gaseificação fez o gás de síntese. Alguns veículos experimentais, como o Honda Civic NGV ou mesmo a nova frota de caminhões de lixo da cidade de Toronto, funcionam com gás natural comprimido. Syngas provavelmente poderia ser usado como combustível para esses carros. Mas e os milhões de carros que já circulam e não podem usar gás de síntese? Coskata acrescenta algumas etapas ao seu processo para fazer etanol a partir do gás de síntese que pode ser facilmente introduzido em quase todos os veículos que circulam hoje, sem mudar nada nos carros.

Depois que o gás de síntese é criado na planta de Coskata, ele é fermentado de um gás para um líquido por bactérias em um ambiente aquoso - o que na verdade significa insetos que vivem em tanques de água. Essas cepas patenteadas de bactérias respiram no gás de síntese (CO, CO2 e H2) e eliminam o etanol (C2). Tudo o que resta a fazer é destilar o etanol da água. O etanol já está pronto para o motor e a água volta para os bichos com muito pouco sendo desperdiçada no processo.

E agora que sabemos como o combustível pode ser feito do lixo, vamos descobrir por que nos incomodaríamos em usá-lo.

Moonshine

Fato pouco conhecido: a fabricação de etanol é quase idêntica à fabricação de aguardente. Tão perto, na verdade, que Coskata adiciona um pouco de gasolina ao seu combustível acabado - um processo chamado desnaturação. Se eles não adicionassem aquele pouco de gasolina, eles estariam sujeitos a um imposto de álcool de $ 27 por galão. Além disso, se alguém estiver desesperado o suficiente para beber etanol com gasolina ... bem, eles vão vomitar.

Quer você esteja dirigindo por três ou trinta anos, sabe que os preços da gasolina são voláteis - para colocá-lo de maneira educada. Agitações políticas, tempestades, desastres naturais - qualquer coisa pode interromper o fluxo de petróleo e gasolina para os Estados Unidos, e uma interrupção do fluxo significa preços mais altos. Encontrar novas fontes domésticas de combustível subiu em nossa lista de prioridades nos últimos anos.

As emissões de gases de efeito estufa e as mudanças climáticas globais também estão em nosso radar. Os combustíveis fósseis contribuem para os gases do efeito estufa no meio ambiente em quase todos os estágios de seu ciclo, desde retirá-los do solo e processá-los para uso, até mesmo usá-los em nossos carros. Reduzir essas emissões ajudaria muito a aliviar a carga sobre o meio ambiente.

O Departamento de Energia (DOE) observa que o gás de síntese, não importa qual matéria-prima seja usada, permite um processo de produção com emissões quase nulas e é configurável para armazenamento de captura de carbono. Ele também atende aos mais rígidos regulamentos de emissões ambientais dos EUA para dióxido de enxofre, partículas e contaminantes tóxicos.

Transformar o gás de síntese em etanol torna ainda mais fácil abastecer carros com lixo. O etanol já está aprovado para uso e pode ser encontrado em 10 a 15 por cento em muitos postos de gasolina hoje. Veículos flex-fuel seriam capazes de usar ainda mais etanol, muitas vezes 85 por cento de etanol misturado com 15 por cento de gasolina, no tanque.

Existem muitos tipos de lixo que podem ser usados ​​como matéria-prima, desde o lixo coletado em Seattle aos resíduos de milho no Centro-Oeste e sobras da indústria de papel e celulose no Sudeste. Não há necessidade de usar alimentos reais que as pessoas possam comer, como milho, quando você pode usar o lixo que, de outra forma, seria recolhido no meio-fio e acabaria em um aterro sanitário. “Não há como você pagar para colocar seu lixo em um buraco no chão quando você pode ganhar dinheiro com isso”, diz Bolsen, da Coskata. "É como enterrar dinheiro."

Cidades como Chicago, que quase encheu seus aterros com lixo municipal, estão procurando sistemas como o de Coskata para lidar com o lixo no futuro. Deve haver uma pegadinha, certo? Talvez.

Continue lendo para aprender alguns dos desafios que esta nova tecnologia enfrenta.

Chips de Chip

A gaseificação doméstica é possível, senão fácil. Basta perguntar a Chip Beam, que soldou sua própria tremonha para gaseificar lascas de madeira e a montou na parte de trás de seu Isuzu Trooper 1988. Usando um processo de gaseificação semelhante ao usado pelos europeus na Segunda Guerra Mundial, ele vai 20 milhas (32,2 quilômetros) para cada 25 libras (11,3 kg) de chips que joga na tremonha. Ele o dirigiu no primeiro Grande Prêmio Verde em Watkins Glen, onde ganhou o prêmio de "Carro Mais Incomum".

A biorrefinaria Coskata Foto cortesia de Coskata, Inc.

Algumas matérias-primas, como cavacos de madeira, são bastante uniformes. Cada pedacinho de madeira é do mesmo material, e as máquinas podem fazer todas as peças do mesmo tamanho. Lascas de madeira, grama e matérias-primas uniformes semelhantes são quase ideais para transformar resíduos em combustível por meio do processo de gaseificação.

Os resíduos sólidos urbanos, porém, são outra história. Sim, você pode usar pneus e fraldas como matéria-prima, mas são materiais muito diferentes que requerem um tratamento muito diferente antes de começarem o processo de gaseificação. Por um lado, há mais classificação a ser feita para extrair o lixo utilizável em uma estação de transferência do que para obter os resíduos de madeira em uma fábrica de celulose. Mais triagem e trabalho de preparação significam mais custo.

Esse não é o único problema com a preparação necessária para o lixo no processo de gaseificação. Muitos materiais residuais, incluindo lixo sólido municipal e algumas matérias-primas de biomassa como grama ou milho, têm um teor de umidade mais alto. Esses itens teriam que ser secos antes de serem alimentados na tremonha para gaseificação.

Também existe um problema potencial na outra extremidade do processo: os resíduos municipais teriam um teor de cinzas mais alto. Lascas de madeira são uma matéria-prima muito eficiente, com apenas um pouco - talvez 2% - acabando como cinzas. O resto de sua massa é convertido em gás (pense em uma lenha na lareira). Qualquer fábrica de processamento de resíduos sólidos municipais como pneus e fraldas em gás de síntese teria que ter as instalações para lidar com as cinzas restantes.

E, como toda nova fonte de combustível de eletricidade a hidrogênio, gás de síntese suficiente precisa ser criado para permitir que seja amplamente adotado. A maior empresa de transporte de lixo do país, a Waste Management, falou com a Coskata sobre uma parceria, embora o uso generalizado de carros movidos a lixo ainda esteja de 3 a 5 anos no futuro. Mas se essas bactérias expelidoras de etanol conseguirem o que querem, seu carro pode ser um carro movido a lixo como o DeLorean do Doc's em breve - sem bananas ou fios malucos necessários.

Para mais informações sobre carros movidos a lixo, gás sintético e outros tópicos relacionados, siga os links na próxima página.

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Mais ótimos links

• Isuzu Trooper movido a lenha
• Veículo a gás natural Honda Civic GX
• Coskata, Inc.

Fontes

• Beam, Chip. Proprietário do Syngas Isuzu Trooper. Entrevista por telefone. Realizado em junho de 2008.
• Bolsen, Wes. Diretor de marketing da Coskata, Inc. Entrevista por telefone. Realizado em 23 de fevereiro de 2011.
• Departamento de Energia, Laboratório Nacional de Tecnologia Energética (NETL). "Gaseificação." (23 de fevereiro de 2011) http://www.netl.doe.gov/technologies/coalpower/gasification/gasifipedia/TOC.html
• LaMonica, Martin. "As empresas que transformam lixo em etanol estão cavando." CNET News. 14 de maio de 2008. (16 de fevereiro de 2011) http://news.cnet.com/8301-11128_3-9939613-54.html
• Sandru, Mihai. "Novo caminhão de lixo de Toronto funcionando com biogás derivado de resíduos." O otimista verde. 11 de novembro de 2010. (16 de fevereiro de 2011) http://www.greenoptimistic.com/2010/11/11/toronto-biogas-garbage-truck/