Comment les voitures à ordures pourraient fonctionner | Comment les choses fonctionnent

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Dans “Retour vers le futur”, Doc jette des pelures de banane et de la bière à M. Fusion pour alimenter sa machine à voyager dans le temps DeLorean. Nous n’en sommes pas encore là sur les systèmes de fusion à froid – ou les machines à voyager dans le temps, d’ailleurs – mais nous ne sommes pas loin de pouvoir faire fonctionner des voitures avec des déchets comme des pelures de banane avec un carburant pas si éloigné de la bière.

Propulser des véhicules avec des sons d’ordures aussi farfelus que ceux de M. Fusion, mais cela se fait déjà à petite échelle. La fabrication de combustible liquide à partir de déchets solides implique un processus appelé gazéification, où la chaleur – et non la flamme – convertit 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 en bref, peut être fabriqué à partir de différents matières premières, ou du matériel source, y compris :

  • Combustibles fossiles, comme le charbon, le pétrole et le gaz naturel
  • Asphalte
  • Assainissement
  • Plastiques
  • Biomasse, comme le bois ou les déchets agricoles
  • Déchets solides municipaux, également appelés ordures

L’idée de fabriquer du combustible liquide à partir de biomasse solide existe depuis longtemps. Le procédé de gazéification a été découvert en Belgique en 1609 en utilisant du bois et du charbon. Le gaz de synthèse était également connu sous le nom de «gaz de ville» et était utilisé dans les lampadaires qui devaient être allumés manuellement par un allume-lampe. Pendant les pénuries de carburant de la Seconde Guerre mondiale, les véhicules européens étaient 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 a fait l’objet de sanctions mondiales.

En d’autres termes, ce truc existe depuis longtemps. Voyons ensuite comment le gaz de synthèse moderne à base de déchets est fabriqué et converti en éthanol pouvant être utilisé sans aucune modification de votre voiture.

Comment transformer les déchets en gaz ?

La première étape consiste à séparer les ordures ménagères, ou déchets solides municipaux, dans une station de transfert. Le verre et le métal ne participent pas au processus de gazéification et doivent de toute façon être recyclés ; des choses comme les copeaux de bois, l’herbe, les pneus et les couches fonctionneront. “Si elle devient vraiment chaude et fond, ce n’est pas une bonne substance”, a déclaré Wes Bolsen, directeur marketing en chef chez Coskata, Inc. “S’il devient chaud et se transforme en gaz, comme du bois dans une cheminée, ça va.” Toute substance à base de carbone conviendra comme matière première.

Une fois les déchets triés, ils peuvent commencer leur gazéification. La matière première est chauffée – mais pas 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 fanes de carottes deviennent assez chaudes et se décomposent pour faire du compost. Imaginez maintenant que le bac 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 aurait lieu, mais beaucoup plus intense. Le processus de décomposition rompt les liaisons carbone dans les vieux légumes et se transforme en quelque chose comme du gaz naturel – du gaz de synthèse.

Vous pouvez vous arrêter ici, après que le processus de gazéification crée du gaz de synthèse. Certains véhicules expérimentaux, comme la Honda Civic GNV ou encore la nouvelle flotte 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 en circulation qui ne peuvent pas utiliser de gaz de synthèse ? Coskata ajoute quelques étapes au processus de fabrication d’éthanol à partir du gaz de synthèse qui peut être facilement introduit dans presque tous les véhicules sur la route aujourd’hui sans rien changer aux voitures.

Une fois que le gaz de synthèse est fabriqué à l’usine de Coskata, il est fermenté d’un gaz à un liquide par des bactéries dans un environnement aqueux, ce qui signifie essentiellement que les insectes vivent dans des réservoirs d’eau. Ces souches de bactéries propriétaires respirent du gaz de synthèse (CO, CO2 et H2) et éliminent l’éthanol (C2). Tout ce que vous avez à faire est de distiller l’éthanol de l’eau. L’éthanol est prêt pour le moteur et l’eau retourne aux insectes et peu est gaspillé dans le processus.

Et maintenant que nous savons comment fabriquer du carburant à partir de déchets, voyons pourquoi nous devrions prendre la peine de l’utiliser.

alcool de contrebande

Fait peu connu : la fabrication d’éthanol est presque identique à la fabrication d’alcool de contrebande. Si proche, en fait, que Coskata ajoute un peu d’essence au combustible usé – un processus appelé dénaturer. S’ils n’ajoutaient pas ce peu d’essence, ils seraient assujettis à une taxe sur l’alcool de 27 $ le gallon. De plus, si quelqu’un est assez désespéré pour boire de l’éthanol avec de l’essence dedans… eh bien, il va vomir.

Pourquoi alimenter les voitures avec des déchets ?

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 – toutes sortes de choses peuvent perturber le flux de pétrole et d’essence vers les États-Unis, et un flux perturbé signifie des prix plus élevés. Trouver de nouvelles sources de combustibles domestiques a été sur 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 aux gaz à effet de serre dans l’environnement à presque toutes les étapes de leur cycle, de leur extraction et de leur transformation en vue de leur utilisation jusqu’à leur utilisation réelle dans nos voitures. La réduction de ces émissions contribuerait grandement à réduire le fardeau sur notre environnement.

Le ministère de l’Énergie (DOE) note que, quelle que soit la matière première utilisée, le gaz de synthèse permet un processus de fabrication à émissions quasi nulles et peut être configuré pour le stockage du captage du carbone. Il respecte également les réglementations américaines les plus strictes en matière d’émissions environnementales pour le dioxyde de soufre, les particules et les contaminants toxiques.

Transformer le gaz de synthèse en éthanol rend encore plus facile l’alimentation des voitures avec des déchets. L’éthanol est déjà approuvé pour une utilisation et peut être trouvé dans de nombreuses stations-service aujourd’hui pour 10 à 15 %. 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 vestiges de l’industrie des pâtes et papiers dans le Sud-Est. Il n’est pas nécessaire d’utiliser de vrais aliments que les gens pourraient manger, comme du maïs, lorsque vous pouvez utiliser des déchets qui seraient autrement ramassés sur le trottoir et finiraient dans une décharge. “Il n’y a aucun moyen que vous payiez pour mettre vos ordures dans un trou dans le sol si vous pouviez en tirer de l’argent”, déclare Bolsen de Coskata. “C’est comme enterrer de l’argent.”

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

Continuez votre lecture pour en savoir plus sur les défis auxquels cette nouvelle technologie est confrontée.

Puces Puces

Le gazage à domicile est possible, sinon facile. Demandez simplement 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 20 miles (32,2 kilomètres) pour chaque 25 livres (11,3 kilogrammes) de copeaux qu’il jette dans la trémie. Il l’a conduite lors du premier Grand Prix vert à Watkins Glen, où il a remporté le prix de la “voiture la plus inhabituelle”.

Pièges potentiels pour les voitures à ordures

La bioraffinerie de Coskata

Certaines matières premières, telles que les copeaux de bois, sont assez uniformes. Chaque morceau de bois est du même matériau et les machines peuvent fabriquer toutes les pièces de la même taille. Les copeaux de bois, l’herbe et les matières premières uniformes similaires sont presque idéales pour convertir les déchets en carburant via le processus de gazéification.

Cependant, les déchets solides municipaux sont une autre histoire. Oui, vous pouvez utiliser des bandes et des couches comme matières premières, mais ce sont des matériaux très différents qui nécessitent un traitement très différent avant de pouvoir démarrer le processus de gazéification. Pour commencer, il faut plus de tri pour collecter les déchets utilisables à une station de transfert que pour acheminer les déchets de bois vers 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 des 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 doivent être séchés avant d’être introduits dans la trémie pour la gazéification.

Il y a aussi un problème potentiel à l’autre extrémité du processus : les déchets municipaux auraient une teneur en cendres plus élevée. Les copeaux de bois sont une matière première très efficace, avec seulement une petite quantité – peut-être 2 % – qui finit sous forme de cendre. Le reste de sa masse est converti en gaz (pensez à une bûche dans la cheminée). Toute usine qui transforme des déchets solides municipaux tels que des pneus et des couches en gaz de synthèse devrait disposer des installations nécessaires pour traiter les cendres restantes.

Et comme pour toute nouvelle source de carburant, de l’électricité à l’hydrogène, il faut créer suffisamment de gaz de synthèse pour qu’il soit largement déployé. La plus grande entreprise de gestion des déchets du pays, Waste Management, a discuté d’un partenariat avec Coskata, mais l’utilisation généralisée des voitures à ordures est encore dans 3 à 5 ans. Mais si ces germes crachant de l’éthanol ont leur chemin, votre voiture pourrait bientôt être une voiture à ordures comme la DeLorean de Doc – pas besoin de bananes ou de fils fous.

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 bons liens

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

sources

  • Faisceau, Puce. Propriétaire de Syngas Isuzu Trooper. Entretien par téléphone. Réalisé en juin 2008.
  • Bolsen, Wes. Directeur marketing en chef de Coskata, Inc. Entretien par téléphone. Exécuté le 23 février 2011.
  • Ministère de l’Energie, Laboratoire National des Technologies de l’Energie (NETL). “Gazéification.” (23 février 2011) http://www.netl.doe.gov/technologies/coalpower/gasification/gasifipedia/TOC.html
  • LaMonica, Martin. “Les entreprises de transformation des déchets en éthanol vont creuser.” Nouvelles CNET. 14 mai 2008. (16 février 2011) http://news.cnet.com/8301-11128_3-9939613-54.html
  • Sandru, Mihaï. “Le nouveau camion à ordures de Toronto fonctionne au biogaz dérivé des déchets.” L’optimiste vert. 11 novembre 2010. (16 février 2011) http://www.greenoptimistic.com/2010/11/11/toronto-biogas-garbage-truck/