5 удивительных веществ, которые могут привести в действие автомобиль

Иногда вещи устроены определенным образом, потому что так и должно быть. Обувь имеет форму, соответствующую стопе, а форма крыла самолета определяется законами физики, обеспечивающими подъемную силу. Вы можете так много возиться, не теряя того, что делает их туфлей или крылом. В других случаях дела идут по одному пути, хотя могли пойти по другому. Автомобильный двигатель попадает в последний лагерь.

Сегодня мы считаем само собой разумеющимся, что автомобили работают на бензине, полученном из нефти, добытой из-под земли. Так это делается, во многом потому, что так делалось всегда. Но все, что вам действительно нужно, чтобы двигатель работал, — это какой-то способ надежно преобразовать топливо в работу. В обычном двигателе внутреннего сгорания бензин смешивается с воздухом и сгорает в результате серии крошечных контролируемых взрывов. Давление этой реакции приводит в движение поршень, который, в свою очередь, заставляет вас катиться по шоссе. Конечно, существует множество способов перемещения поршня и способов заправки автомобиля.

Поскольку изменение климата становится все более серьезной глобальной проблемой, люди ищут альтернативы ископаемому топливу. Пока что лидируют электромобили (без каламбура), но множество исследователей и новаторов разрабатывают нетрадиционные виды топлива, чтобы автомобили с двигателем внутреннего сгорания оставались на дорогах. Это пятёрка самых странных и крутых.

Морские водоросли саргассум представляют собой агрессивное и неприятное явление в некоторых частях Атлантического океана. Гигантский слой этого вещества, называемый Атлантическим поясом Саргассумов, часто отбрасывает куски, которые выбрасывает в Карибское море или в Мексиканский залив. Оказавшись на берегу, саргассум начинает гнить, образуя при разложении сероводород — вонючий газ, который делает пляж немного менее похожим на рай.

Несколько групп исследователей, в том числе команда из Принстона и команда из Вест-Индского университета на Барбадосе, работают над способами превращения этого нежелательного инвазивного растения в источник энергии. Карибская команда разработала метод превращения саргассума в функциональное топливо для автомобилей путем смешивания его с другими отходами.

Они могут собирать водоросли, выброшенные на берег, и смешивать их с навозом местных ферм и сточными водами спиртового производства в бродильном резервуаре. Бактерии из навоза расщепляют саргассум и производят биогаз, который можно использовать для питания автомобиля. Приложив немного усилий и умея держать нос, вы можете превратить водного захватчика в ценный актив.

Эйб Герцберг, бывший профессор аэронавтики и астронавтики Вашингтонского университета, утверждает, что жидкий азот — это топливо будущего. В качестве доказательства концепции Герцберг переоборудовал почтовый грузовик Grumman Kubvan в экспериментальный автомобиль, получивший название LN2000. Вместо бензина LN2000 работает на жидком азоте, процесс аналогичен паровому двигателю, но наоборот.

В паровом двигателе вода нагревается до тех пор, пока не превратится в пар и не расширится, вращая турбину. В азотном двигателе жидкий азот хранится при температуре минус 320 градусов по Фаренгейту внутри специально изолированных резервуаров. Затем он протягивается через ряд алюминиевых трубок и трубок и нагревается до температуры окружающей среды циркулирующим воздухом. В процессе перехода из жидкости в газ азот расширяется в 700 раз по сравнению с первоначальным объемом, приводя в действие двигатель. Единственным продуктом выхлопных газов является газообразный азот, который уже составляет 78% атмосферы. В отличие от выбросов углекислого газа, выхлопы азота не окажут заметного негативного воздействия на окружающую среду.

Герцберг также утверждал, что процесс производства жидкого азота фактически удаляет загрязнения из атмосферы. Воздух пропускается через систему охлаждения для охлаждения и конденсации газов. Затем азот изолируется, а загрязняющие вещества, включая углекислый газ, удаляются и удерживаются. Это не полностью углеродно-нейтральный процесс, но он может стать существенным улучшением существующего положения дел.

Использование куриных отходов в качестве топлива имеет удивительно долгую историю. Еще в 1970-х годах пара студентов колледжа переоборудовала автомобиль, чтобы он работал на курином помете. При разложении куриного помета выделяется газ метан, который можно использовать для питания двигателя. В то время студенты подсчитали, что 100 фунтов навоза могут проехать среднее транспортное средство примерно на 400 миль.

Сегодня в разработке находятся более сложные операции по переработке куриных отходов. Они будут использовать навоз, как и в проекте 1970-х годов, а также перья, кости и отходы переработки птицеферм. Часто все эти отходы выбрасываются, разбрасываются на близлежащие поля или попадают в систему водоснабжения. Предприниматели автомобильной отрасли хотят предложить альтернативную судьбу.

Отходы будут сбрасываться в анаэробные варочные котлы, обогреваемые резервуары, где микробы расщепляют отходы и превращают их в метан. Оставшиеся побочные продукты можно даже использовать в качестве удобрения. Однако стоит отметить, что метан сам по себе является мощным парниковым газом, поэтому, хотя это может быть хорошим способом борьбы с отходами мясной промышленности, это не обязательно самый благоприятный для климата вариант.

В Соединенных Штатах ежедневно очищается примерно 34 миллиарда галлонов сточных вод. Используя процесс, называемый гидротермальным сжижением (HTL), можно превратить человеческие экскременты (или любую другую влажную биомассу) в биосырую нефть и, в конечном итоге, в жидкое топливо.

Отходы помещаются в реактор HTL, под давлением до 3000 фунтов на квадратный дюйм и нагреваются до 660 градусов по Фаренгейту. Согласно обсуждению между Управлением биоэнергетических технологий Министерства энергетики США и учеными из Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории, этот процесс занимает всего около 30 минут и превращает примерно 60% исходного материала в биосырье или биотопливо, которое можно использовать аналогично нефти.

Реакторы HTL могут быть установлены на очистных сооружениях и смогут производить до 30 миллионов баррелей биосырья в год из уже имеющихся отходов. Поскольку реакторы могут быть размещены на уровне сообществ, они даже помогут снизить нагрузку на транспортировку нефти и нефтепродуктов по всему миру.

Кофе — обычное топливо для людей, и, как оказалось, его также можно использовать для питания автомобиля. В 2010 году изобретатель Мартин Бэкон проехал на Volkswagen Scirocco 1988 года 337 километров (около 209 миль) из Лондона в Манчестер, используя несколько модификаций и целую кучу кофе. Это достижение принесло ему мировой рекорд по самому длинному путешествию на автомобиле с кофейным двигателем. Модифицированный автомобиль нагревал кофейную гущу на углях, выделяя газообразный водород. Затем газ охлаждался и использовался для питания двигателя.

Позже Бэкон построил еще один автомобиль с кофейным двигателем, на этот раз пикап Ford P100, и установил отдельный рекорд максимальной скорости. Coffee Car Mark 2 разогнался до 65,5 миль в час, а затем отправился в турне. Сообщается, что Mark 2 может проехать около 55 миль на 22-фунтовом мешке кофейной гущи.

Тем временем исследователи из Университета Бата обнаружили, что использованная кофейная гуща может быть преобразована в биотопливо посредством процесса, называемого переэтерификацией. Катализатор запускает химическую реакцию, превращающую жиры в кофейной гуще в биотопливо. Использованная кофейная гуща содержит до 20% масла по весу, и исследователи подсчитали, что средняя небольшая кофейня производит достаточно отходов кофейной гущи, чтобы производить около полгаллона биотоплива каждый день.