蓋世汽車訊 如果汽車排氣系統(tǒng)中產(chǎn)生的水和二氧化碳（CO2）都能被捕獲，并用于生產(chǎn)糧食，那會(huì)怎么樣呢？對(duì)這兩種廢棄產(chǎn)品進(jìn)行再利用，或?qū)⒏淖冇螒蛞?guī)則，減少道路交通碳足跡，助力農(nóng)業(yè)養(yǎng)活不斷增長(zhǎng)的人口。

（圖片來(lái)源：tamu）

據(jù)外媒報(bào)道，得州農(nóng)工大學(xué)（Texas A&M）的三名教職員工Maria Barrufet、Elena Castell-Perez和Rosana Moreira撰寫了一份白皮書，以報(bào)告其初步分析，并希望獲得對(duì)該項(xiàng)目進(jìn)行正式多學(xué)科研究所需的資金。Barrufet教授表示：“我開始閱讀相關(guān)文獻(xiàn)，并對(duì)可能發(fā)生的情況進(jìn)行模擬。這是完全現(xiàn)實(shí)可行的。有人已經(jīng)針對(duì)大型卡車和海上運(yùn)輸應(yīng)用撰寫了若干提議，但還沒(méi)有付諸實(shí)施。我們是第一個(gè)想到乘用車發(fā)動(dòng)機(jī)的人。”

這可能產(chǎn)生巨大的影響。2019年，全球的車輛使用數(shù)量估計(jì)為14億輛。一輛普通的乘用車在運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的CO2，每年可達(dá)到4.6噸。這意味著有大量溫室氣體被排入環(huán)境中。在一輛汽車中，燃料燃燒也會(huì)產(chǎn)生大量的水，每年大約21000升。

作為生物和農(nóng)業(yè)工程系的教授，Castell-Perez和Moreira十分清楚，這些廢棄的CO2和水可以得到很好的利用，尤其是在城市里。最近，美國(guó)城市農(nóng)業(yè)依靠工業(yè)溫室進(jìn)行擴(kuò)張，使用人工濃縮大氣來(lái)改善植物的健康狀況和收成，其中CO2含量高達(dá)正常空氣中的三倍。這些城市農(nóng)場(chǎng)將極大地受益于穩(wěn)定、免費(fèi)、可回收的CO2和水資源。目前，為了種植略高于1公斤的農(nóng)產(chǎn)品，他們需要購(gòu)買和使用超過(guò)2公斤的CO2和接近22升的水。在這些數(shù)字中，還不包括收獲后的食品加工和高密度巴氏殺菌（dense-phase pasteurization）所需的水和CO2 。

三名教職員工概述了該集成設(shè)備的工作原理。通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的熱量，驅(qū)動(dòng)有機(jī)朗肯循環(huán)（ORC）系統(tǒng)。該系統(tǒng)本質(zhì)上是一個(gè)小型、封閉的單元，包含渦輪機(jī)、熱交換器、冷凝器和給水泵。其工作原理類似于老式蒸汽機(jī)，但規(guī)模要小得多，發(fā)電所需的熱量也少得多。ORC將為其他部件提供動(dòng)力，如熱交換系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以冷卻、壓縮并將CO2氣體轉(zhuǎn)化為液體，以便更加密集地進(jìn)行存儲(chǔ)。Barrufet表示：“幾年前，我們認(rèn)為汽車?yán)餆o(wú)法安裝空調(diào)。這與我們現(xiàn)時(shí)的空調(diào)概念相仿，簡(jiǎn)單地說(shuō)，就像那個(gè)裝置一樣，可以裝在狹小的空間里?！?/p>

初步模擬結(jié)果令人鼓舞。預(yù)計(jì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的功率不會(huì)顯著降低，燃耗也不會(huì)增加。該熱交換系統(tǒng)中潛在的腐蝕危害，可以通過(guò)使用新的涂層材料來(lái)解決。理論上來(lái)說(shuō)，車主可以在回收中心上交滿滿的CO2和水罐，就像今天的人們帶著鋁和鋼罐一樣。駕駛員甚至可以在自己的溫室系統(tǒng)中使用這些CO2和水，或在社區(qū)內(nèi)使用，前提是這些CO2 被負(fù)責(zé)任地用于植物，并被完全吸收。

然而，問(wèn)題仍然存在，比如這些罐體需要多大；無(wú)法壓縮的水將如何處理；以及儲(chǔ)存CO2 和水的重量對(duì)汽車性能的影響。目前，研究人員正在積極尋求資金以繼續(xù)進(jìn)行工作。雖然國(guó)家實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)部門已經(jīng)在探討，如何改進(jìn)大規(guī)模二氧化碳捕獲設(shè)備，但目前還沒(méi)有這么小規(guī)模的設(shè)備。這可能需要10年的時(shí)間，才能準(zhǔn)備好進(jìn)行測(cè)試。

最大的挑戰(zhàn)可能在于，如何組建一個(gè)多學(xué)科團(tuán)隊(duì)來(lái)進(jìn)行研究。該設(shè)備的組件已經(jīng)以某種形式存在，但需要由不同專業(yè)的工程師組成的團(tuán)隊(duì)重新進(jìn)行設(shè)計(jì)，使其可以在狹窄的空間內(nèi)協(xié)同工作。Barrufet表示：“如果不能結(jié)合起來(lái)，這些獨(dú)立的想法就沒(méi)有價(jià)值。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，要鼓勵(lì)石油、機(jī)械、民用、農(nóng)業(yè)和其他工程學(xué)科的學(xué)生跨界協(xié)同工作?！?/p>

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