Comment les voitures à ordures pourraient fonctionner

Dans «Retour vers le futur», Doc jette des peaux de banane et de la bière dans M. Fusion pour alimenter sa machine à remonter le temps DeLorean. Nous ne sommes pas tout à fait au point des systèmes de fusion à froid à domicile - ou des machines à remonter le temps, d'ailleurs - mais nous ne sommes pas loin de pouvoir alimenter des voitures avec des déchets comme des peaux de banane avec un carburant qui n'est pas si loin de la bière.

Alimenter des véhicules avec des ordures semble aussi exagéré que M. Fusion, mais cela se fait déjà à petite échelle. La création de carburant liquide à partir de déchets solides implique un processus appelé gazéification, où la chaleur - et non la flamme - transforme les solides à base de carbone en gaz synthétique, qui peut ensuite être distillé en éthanol, un alcool déjà ajouté à l'approvisionnement en essence dans de nombreux États et utilisé dans les voitures déjà sur la route.

Gaz synthétique, ou gaz de synthèse pour faire court, peut être créé à partir d'une variété de matières premières, ou des matériaux sources, y compris:

• Combustibles fossiles, tels que le charbon, le pétrole et le gaz naturel
• Asphalte
• Eaux usées
• Plastiques
• Biomasse, comme le bois ou les déchets agricoles
• Déchets solides municipaux, alias déchets

L'idée de créer du carburant liquide à partir de la biomasse solide existe depuis longtemps. Le procédé de gazéification a été découvert en Belgique en 1609, utilisant du bois et du charbon. Le syngaz était également connu sous le nom de «gaz de ville», et il était utilisé dans les lampadaires qui devaient être allumés manuellement par un allume-réverbère. Pendant les pénuries de carburant de la Seconde Guerre mondiale, les véhicules européens ont été équipés pour utiliser du gaz de synthèse fabriqué à partir de copeaux de bois, et l'Afrique du Sud de l'époque de l'apartheid a utilisé la même technologie lorsqu'elle était sous sanctions mondiales..

En d'autres termes, ce truc existe depuis très longtemps. Ensuite, voyons comment le gaz de synthèse moderne à base de déchets est fabriqué et transformé en éthanol qui peut être utilisé sans aucune modification de votre voiture..

1. Comment transformer les déchets en gaz
2. Pourquoi propulser des voitures avec des ordures?
3. Pièges potentiels pour les voitures à ordures

La première étape consiste à séparer les ordures, ou les déchets solides municipaux, dans une station de transfert. Le verre et le métal ne fonctionneront pas dans le processus de gazéification et devraient de toute façon être recyclés; des choses comme les copeaux de bois, l'herbe, les pneus et les couches fonctionneront. "S'il fait vraiment chaud et fond, ce n'est pas une bonne substance", déclare Wes Bolsen, directeur marketing en chef chez Coskata, Inc. "S'il chauffe et se transforme en gaz, comme le bois dans une cheminée, c'est bien." Toute substance à base de carbone fera l'affaire en tant que matière première.

Une fois les déchets triés, ils peuvent commencer la gazéification. La matière première est chauffée - mais non brûlée - sous pression jusqu'à ce qu'elle se décompose. Imaginez le bac à compost dans votre jardin, qui contient de la matière organique. Dans l'état actuel des choses, ces vieilles feuilles de laitue et ces feuilles de carottes deviennent très chaudes et se décomposent pour former du compost. Imaginez maintenant que la poubelle n'a pas d'évents, donc il n'y a pas d'oxygène pour provoquer la combustion, et encore plus de chaleur et de pression sont appliquées. Le même processus de décomposition se produirait, mais de manière beaucoup plus intense. Le processus de décomposition brise les liaisons de carbone dans les vieux légumes et se transforme en quelque chose comme le gaz naturel - syngaz.

Vous pouvez vous arrêter ici, une fois que le processus de gazéification a produit du gaz de synthèse. Certains véhicules expérimentaux, comme la Honda Civic NGV ou même le nouveau parc de camions à ordures de la ville de Toronto, fonctionnent au gaz naturel comprimé. Le gaz de synthèse pourrait probablement être utilisé comme carburant pour ces voitures. Mais qu'en est-il des millions de voitures déjà sur la route qui ne peuvent pas utiliser de gaz de synthèse? Coskata ajoute quelques étapes à son processus pour fabriquer de l'éthanol à partir du gaz de synthèse qui peut être facilement introduit dans presque tous les véhicules circulant sur la route aujourd'hui sans rien changer aux voitures..

Une fois que le gaz de synthèse a été créé à l'usine de Coskata, il est fermenté d'un gaz à un liquide par des bactéries dans un environnement aqueux - ce qui signifie vraiment des insectes qui vivent dans des réservoirs d'eau. Ces souches de bactéries brevetées respirent le gaz de synthèse (CO, CO2 et H2) et éliminent l'éthanol (C2). Il ne reste plus qu'à distiller l'éthanol de l'eau. L'éthanol est prêt pour le moteur et l'eau retourne aux insectes avec très peu de gaspillage dans le processus.

Et maintenant que nous savons comment le carburant peut être fabriqué à partir de déchets, voyons pourquoi nous prendrions la peine de l'utiliser.

Fait peu connu: la fabrication d'éthanol est presque identique à la fabrication de moonshine. Si proche, en fait, que Coskata ajoute un peu d'essence à son carburant fini - un processus appelé dénaturant. S'ils n'ajoutaient pas ce peu d'essence, ils seraient assujettis à une taxe de 27 $ par gallon sur les spiritueux. De plus, si quelqu'un est assez désespéré pour boire de l'éthanol contenant de l'essence… eh bien, il vomira.

Que vous conduisiez depuis trois ou trente ans, vous savez que les prix de l'essence sont volatils - pour le dire poliment. Troubles politiques, tempêtes, catastrophes naturelles - un certain nombre de choses peuvent perturber le flux de pétrole et d'essence vers les États-Unis, et un flux perturbé signifie des prix plus élevés. La recherche de nouvelles sources domestiques de carburant a augmenté dans notre liste de priorités ces dernières années.

Les émissions de gaz à effet de serre et le changement climatique mondial sont également sur notre radar. Les combustibles fossiles contribuent à la formation de gaz à effet de serre dans l'environnement à presque toutes les étapes de leur cycle, de leur extraction du sol à leur traitement pour utilisation jusqu'à leur utilisation dans nos voitures. La réduction de ces émissions contribuerait grandement à alléger le fardeau sur notre environnement.

Le ministère de l'Énergie (DOE) note que le gaz de synthèse, quelle que soit la matière première utilisée, permet un processus de production presque zéro émission et est configurable pour le stockage de captage du carbone. Il répond également aux réglementations américaines les plus strictes en matière d'émissions environnementales pour le dioxyde de soufre, les particules et les contaminants toxiques.

La transformation du gaz de synthèse en éthanol rend encore plus facile l'alimentation des voitures avec des déchets. L'éthanol est déjà approuvé pour l'utilisation et peut être trouvé à 10 à 15 pour cent dans de nombreuses stations-service aujourd'hui. Les véhicules polycarburants pourraient utiliser encore plus d'éthanol, souvent 85% d'éthanol mélangé à 15% d'essence, dans le réservoir.

Il existe de nombreux types de déchets qui peuvent être utilisés comme matières premières, des déchets collectés à Seattle aux déchets de maïs dans le Midwest en passant par les restes de l'industrie des pâtes et papiers dans le sud-est. Il n'est pas nécessaire d'utiliser de la nourriture que les gens pourraient manger, comme le maïs, alors que vous pouvez utiliser des déchets qui autrement seraient ramassés en bordure de rue et se retrouveraient dans une décharge. «Il n'y a aucun moyen que vous payiez pour mettre vos ordures dans un trou dans le sol quand vous pouvez gagner de l'argent avec», dit Bolsen de Coskata. "C'est comme enterrer de l'argent."

Des villes comme Chicago, qui a presque rempli sa décharge de déchets municipaux, envisagent des systèmes comme celui de Coskata pour traiter les déchets à l'avenir. Il doit y avoir un hic, non? Peut être.

Continuez à lire pour découvrir quelques-uns des défis auxquels cette nouvelle technologie est confrontée.

La gazéification à domicile est possible, sinon facile. Il suffit de demander à Chip Beam, qui a soudé sa propre trémie pour gazéifier les copeaux de bois et l'a montée à l'arrière de son Isuzu Trooper de 1988. En utilisant un processus de gazéification similaire à celui utilisé par les Européens pendant la Seconde Guerre mondiale, il parcourt 32,2 kilomètres pour chaque 25 livres (11,3 kilogrammes) de copeaux qu'il jette dans la trémie. Il l'a conduit lors du premier Grand Prix vert à Watkins Glen, où il a remporté le prix de la «voiture la plus inhabituelle».

Certaines matières premières, comme les copeaux de bois, sont assez uniformes. Chaque petit morceau de bois est du même matériau et les machines peuvent donner à toutes les pièces une taille similaire. Les copeaux de bois, l'herbe et les matières premières uniformes similaires sont presque idéales pour transformer les déchets en carburant grâce au processus de gazéification.

Les déchets solides municipaux, cependant, sont une autre histoire. Oui, vous pouvez utiliser des pneus et des couches comme matière première, mais ce sont des matériaux très différents qui nécessitent un traitement très différent avant de pouvoir commencer le processus de gazéification. D'une part, il y a plus de tri à faire pour extraire les déchets utilisables dans une station de transfert que pour récupérer les déchets de bois dans une usine de pâte à papier. Plus de travail de tri et de préparation signifie plus de coûts.

Ce n'est pas le seul problème avec la préparation requise pour les déchets dans le processus de gazéification. De nombreux déchets, y compris les déchets solides municipaux et certaines matières premières de la biomasse comme l'herbe ou le maïs, ont une teneur en humidité plus élevée. Ces articles devraient être séchés avant d'être introduits dans la trémie pour la gazéification.

Il y a aussi un problème potentiel à l'autre bout du processus: les déchets municipaux auraient une teneur en cendres plus élevée. Les copeaux de bois sont une matière première très efficace, avec seulement un peu - peut-être 2 pour cent - finissant sous forme de cendre. Le reste de sa masse est converti en gaz (pensez à une bûche dans la cheminée). Toute usine de transformation de déchets solides municipaux comme les pneus et les couches en gaz de synthèse devrait avoir les installations nécessaires pour traiter les restes de cendres..

Et, comme toute nouvelle source de carburant, de l'électricité à l'hydrogène, suffisamment de gaz de synthèse doit être créé pour lui permettre d'être largement adopté. Le plus grand transporteur de déchets du pays, Waste Management, a parlé avec Coskata d'un partenariat, mais l'utilisation généralisée de voitures à ordures est encore de 3 à 5 ans dans le futur. Mais si ces bactéries crachant de l'éthanol ont leur chemin, votre voiture pourrait être une voiture à ordures comme Doc's DeLorean assez tôt - pas de bananes ou de fils fous requis.

Pour plus d'informations sur les voitures à ordures, le gaz synthétique et d'autres sujets connexes, suivez les liens sur la page suivante.

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Plus de liens intéressants

• Trooper Isuzu à bois
• Véhicule au gaz naturel Honda Civic GX
• Coskata, Inc.

Sources

• Poutre, puce. Propriétaire de Syngas Isuzu Trooper. Entretien téléphonique. Réalisé en juin 2008.
• Bolsen, Wes. Directeur marketing en chef de Coskata, Inc. Entretien téléphonique. Réalisé le 23 février 2011.
• Département de l'énergie, Laboratoire national de technologie énergétique (NETL). "Gazéification." (23 février 2011) http://www.netl.doe.gov/technologies/coalpower/gasification/gasifipedia/TOC.html
• LaMonica, Martin. «Les entreprises du trash-to-éthanol creusent». Nouvelles CNET. 14 mai 2008. (16 février 2011) http://news.cnet.com/8301-11128_3-9939613-54.html
• Sandru, Mihai. "Le nouveau camion à ordures de Toronto fonctionnant au biogaz dérivé de déchets." L'optimiste vert. 11 novembre 2010. (16 février 2011) http://www.greenoptimistic.com/2010/11/11/toronto-biogas-garbage-truck/