La combustión del hierro en polvo que vemos aquí es completamente libre de humo y carbono. La técnica, probada en microgravedad a bordo de los cohetes de sondeo de la ESA por un equipo de la Universidad McGill en Canadá y la Universidad Tecnológica de Eindhoven en los Países Bajos, ahora ha sido utilizada por Swinkels Family Brewers en los Países Bajos, ayudando a liberar su proceso de elaboración de la dependencia de los combustibles fósiles. . Fuente: TU/e / Solid / Bart van Overbeeke
Todo está en llamas. En el entorno adecuado, toda la materia puede quemarse añadiendo oxígeno, pero encontrar la mezcla adecuada y generar suficiente calor hace que algunos materiales se quemen más fácilmente que otros. Los investigadores interesados en aprender sobre un tipo de fuego llamado combustión discreta utilizaron los experimentos de microgravedad de la ESA para investigar.
En una serie de vuelos parabólicos y cohetes de sondeo lanzados desde Suecia, el equipo del profesor Jeffrey Bergthorson de la Universidad McGill en Canadá y la Universidad Tecnológica de Eindhoven en los Países Bajos investigó la combustión de polvo de hierro en gravedad cero. Su investigación fue física pura, los científicos querían aprender más sobre la combustión discreta, donde las llamas no se queman continuamente en el combustible, sino que saltan de una fuente de combustible a otra.
Esta forma de fuego rara vez ocurre naturalmente en la Tierra, pero un ejemplo es un incendio forestal en el que un árbol se quema por completo y el fuego salta al siguiente árbol cuando la temperatura aumenta lo suficiente como para quemarse.
La quema de polvo de hierro en experimentos en aviones y cohetes de gravedad cero permitió que las partículas de hierro flotaran y se encendieran discretamente. Las cámaras de alta velocidad capturaron el espectáculo y permitieron a los científicos comprender mejor el fenómeno, lo que dio como resultado modelos informáticos que mostraban las condiciones ideales para quemar combustible en la Tierra.
Combustión discreta para una energía sostenible
Gracias a la nueva comprensión que hizo posible el estudio de la microgravedad, se hizo posible construir hornos eficientes y prácticos para cocer hierro.
La ventaja de quemar hierro es la química. Esencialmente, la combustión de combustible es el proceso de conversión de material mediante la adición de átomos de oxígeno. Esta es la razón por la cual el combustible a base de carbono produce dióxido de carbono, un gas de efecto invernadero, cuando se agregan dos átomos de oxígeno a un combustible de carbono como la madera, el carbón o el petróleo. En el caso del hierro, el producto que queda después de la combustión es el óxido de hierro, comúnmente conocido como herrumbre. No se produce dióxido de carbono y el hierro oxidado se puede recoger fácilmente ya que no forma gas; el hierro al quemarse no emite gases nocivos.
El óxido de hierro puede incluso procesarse para eliminar el oxígeno y restaurarlo como hierro con hidrógeno. Usando electricidad de fuentes sostenibles, el hierro como combustible puede convertirse en un almacén de energía de circuito cerrado que puede reciclarse infinitamente.
Una planta de demostración ya está funcionando en Budel, cerca de Eindhoven en los Países Bajos, utilizando hierro como fuente de combustible. Este generador puede generar 1 MW de vapor por unidad almacenada. Una central eléctrica de hierro ampliada podría producir mucha más energía.
Muchas empresas emergentes ya están buscando este combustible libre de emisiones para impulsar sus fábricas y procesos industriales.
Del espacio a la Tierra y luego a la Luna
Mientras las agencias espaciales se preparan para construir puestos de avanzada lunares sostenibles, proporcionar energía a los astronautas en la luna es solo uno de los desafíos a superar. El combustible metálico puede ser la solución. Usando energía solar, no solo se pueden hacer polvos de aluminio y silicio a partir de minerales lunares, sino que también se puede aprovechar el hidrógeno y el oxígeno del hielo lunar.
Luego, el hidrógeno se puede usar para convertir el polvo lunar rico en hierro y titanio para producir agua y polvo de hierro. Los polvos metálicos y el oxígeno del hielo de agua se pueden usar como combustible para cohetes o transporte terrestre, y el agua resultante se puede usar incluso como agua potable.
Este proceso puede parecer ciencia ficción ahora, pero usar hierro como fuente de combustible en la Tierra comenzó como una idea hace solo una década. Hoy en día, la comunidad de combustibles metálicos incluye a cientos de científicos e ingenieros de todo el mundo y es una tecnología modelo para los combustibles alternativos libres de carbono. En un futuro cercano, puede conducir un automóvil o una casa con una plancha.