Sabíeu que el ferro es podia cremar? La combustió de la pols de ferro que es veu aquí té lloc sobre una base totalment sense fum, lliure de carboni.
Provat en microgravetat a bord de coets sonors de l’ESA per un equip de Universitat McGill al Canadà i Universitat Tecnològica d’Eindhoven als Països Baixos, aquesta tècnica s’ha aprofitat ara Cervesers de la família Swinkels als Països Baixos, ajudant a alliberar el seu procés d’elaboració de la confiança en combustibles fòssils.
“La millor manera de reduir les emissions de carboni a l’atmosfera no és emetre-ho gens”, explica l’enginyer de l’ESA Antonio Verga, que va treballar en volant els experiments de l’equip a bord de coets sonors TEXUS.
“La idea neix d’un inventiu equip d’investigadors canadencs i holandesos. Quan cremem carboni i oxigen produïm monòxid o diòxid de carboni, però si cremem ferro en lloc de carboni, no es produeixen gasos nocius. En canvi, el ferro s’oxida; en un llenguatge senzill s’oxida.
“La idea bàsica de cremar metall no és gaire nova, sobretot en el camp espacial, perquè els coets sòlids es basen en partícules d’alumini com a combustible, cremant moltes tones en pocs minuts. Però l’alumini només crema amb partícules molt petites: el ferro és un combustible més pràctic per a una combustió controlada, alhora que té una densitat d’energia comparable a la gasolina ”.
El procés de combustió funciona de manera diferent dels focs de carboni “tradicionals”, amb el procés de combustió transferit entre partícules de ferro adjacents per radiació de calor, similar a la forma en què els arbres veïns s’encenen durant un incendi forestal.
Els experiments de coets sonors van permetre que les partícules de ferro flotessin lliures en ingràvides mentre es cremaven, ajudant l’equip a avaluar la mida i la densitat òptimes de les partícules i els nivells d’oxigen, per evitar que la combustió es cremés massa ràpidament o s’ofegui.
Jeffrey M. Bergthorson, professor associat del Departament d’Enginyeria Mecànica de la Universitat McGill, comenta: “L’experiment Percolating Reaction – Diffusion Waves, PERWAVES, amb el suport de l’Agència Espacial Canadenca i l’ESA, estudia la combustió de suspensions de partícules metàl·liques en microgravetat per investigar la física. d’un nou tipus de règim de propagació de la flama. La comprensió de la física d’aquestes flames metàl·liques és essencial per dissenyar sistemes de potència metàl·lica flexibles i eficients per obtenir energia sense carboni ”.
Antonio afegeix: “Per feliç accident, s’ha trobat que la mida òptima de les partícules de combustió oscil·la entre els 25 i els 30 micròmetres, que és propera a la que queda del processament del ferro. La mida correcta es pot obtenir simplement tamisant “.
En un vot de confiança per a la tècnica, un equip d’estudiants de TU Eindhoven va treballar amb socis industrials per dissenyar la instal·lació de combustió ara instal·lat a Swinkels Family Brewers, subvencionat per la província holandesa de Noord-Brabant, utilitzat per produir vapor per al procés d’elaboració de la cervesa.
‘Juntament amb equip estudiantil SIDLID i a diversos grups industrials, vam augmentar les flames de combustible metàl·lic a petita escala de PERWAVES fins a obtenir una mida molt més gran de 100 quilowatts per produir vapor per al procés d’elaboració de la cervesa “, explica Philip de Goey, professor titular de tecnologia de combustió a TU Eindhoven.
”Actualment estem desenvolupant un sistema d’escala encara més gran d’un megawatt i estem planejant una caldera pilot de cinc megawatts per a la ciutat de Rotterdam. En un altre sistema de demostració, estem realitzant la reducció de la pols oxidada de nou a iro pur amb hidrogen verd. Encara queden molts passos per fer, però els nostres primers resultats semblen prometedors “.
També es programen els coets sonors de PERWAVES de seguiment, i el proper experiment de coets sonors de l’ESA haurà de volar a la primavera del 2022.
