ESA

Tutto brucia. Dato il giusto ambiente, tutta la materia può bruciare aggiungendo ossigeno, ma trovare la giusta miscela e generare abbastanza calore fa sì che alcuni materiali brucino più facilmente di altri. I ricercatori interessati a saperne di più su un tipo di incendio chiamato combustione discreta hanno utilizzato le strutture sperimentali in microgravità dell'ESA per indagare.

In una serie di voli parabolici e su razzi sonda lanciati dalla Svezia, un team del professor Jeffrey Bergthorson della McGill University in Canada e dell'Università di Tecnologia di Eindhoven nei Paesi Bassi ha studiato la combustione della polvere di ferro a gravità zero. La loro ricerca era di fisica pura, gli scienziati volevano saperne di più sulla combustione discreta in cui le fiamme non bruciano continuamente attraverso il carburante ma saltano da una fonte di carburante all'altra. Questa forma di fuoco difficilmente si verifica in natura sulla Terra, ma un esempio è un incendio boschivo in cui un albero brucia completamente e il fuoco passa all'albero successivo quando la temperatura aumenta abbastanza per la combustione.

La combustione della polvere di ferro negli esperimenti su aerei a gravità zero e nei voli missilistici ha consentito alle particelle di ferro di galleggiare e accendersi discretamente. Le telecamere ad alta velocità hanno catturato lo spettacolo e hanno permesso ai ricercatori di comprendere meglio il fenomeno, ottenendo modelli computerizzati che mostravano le condizioni ideali per bruciare il carburante sulla Terra.

Con le nuove conoscenze rese possibili dalla ricerca sulla microgravità è diventato possibile costruire forni per la combustione del ferro efficienti e pratici.

Il vantaggio di bruciare il ferro è dovuto alla chimica. In sostanza, la combustione del carburante è il processo di trasformazione di un materiale aggiungendo atomi di ossigeno. Questo è il motivo per cui il carburante a base di carbonio produce il gas serra anidride carbonica quando due atomi di ossigeno vengono aggiunti al carburante a base di carbonio come legno, carbone o petrolio. Nel caso del ferro, il prodotto che rimane dopo la combustione è l'ossido di ferro, più comunemente noto come ruggine. Non viene prodotta anidride carbonica e il ferro arrugginito può essere facilmente raccolto poiché non forma gas: il ferro che brucia non emette alcun gas nocivo.

La ruggine del ferro può anche essere lavorata per rimuovere l'ossigeno e restituirlo come ferro utilizzando l'idrogeno. Utilizzando l’elettricità proveniente da fonti sostenibili, il ferro come combustibile può diventare un accumulatore di energia circolare e riciclabile all’infinito.

Un impianto dimostrativo è già operativo a Budel, vicino a Eindhoven, nei Paesi Bassi, e utilizza il ferro come fonte di combustibile. Questo generatore può produrre 1 MW di vapore in un'unità situata in un magazzino. Una centrale elettrica di questo tipo, potenziata, potrebbe produrre molta più energia.

Numerose start-up stanno già perseguendo questo combustibile privo di emissioni di carbonio, per alimentare fabbriche e processi industriali.

Mentre le agenzie spaziali si preparano a costruire avamposti lunari sostenibili, fornire energia agli astronauti sulla Luna è solo una delle sfide da superare. Il combustibile metallico potrebbe essere una soluzione. Utilizzando l'energia solare, non solo è possibile produrre polveri di alluminio e silicio dai minerali lunari, ma anche idrogeno e ossigeno possono essere sfruttati dal ghiaccio lunare. L'idrogeno può quindi essere utilizzato per convertire la polvere lunare ad alto contenuto di ferro e titanio per produrre acqua. e polvere di ferro. Le polveri metalliche e l'ossigeno dell'acqua ghiacciata possono essere utilizzati come propellenti per razzi o trasporti terrestri e l'acqua sottoprodotto può anche essere utilizzata come acqua potabile.

Oggi questo processo potrebbe sembrare fantascienza, ma l’idea di utilizzare il ferro come fonte di combustibile sulla Terra è nata solo dieci anni fa. Ora la comunità dei carburanti metallici comprende centinaia di scienziati e ingegneri in tutto il mondo e rappresenta una tecnologia faro per i carburanti alternativi privi di carbonio. In un futuro non così lontano potresti far funzionare la tua auto o la tua casa con il ferro!

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