La polvere di ferro supera il primo test industriale come rinnovabile, anidride carbonica

Domanda semplice: e se potessimo frenare l’incubo del cambiamento climatico alimentato dai combustibili fossili e bruciare invece qualcos’altro come fonte di energia? Come bonus, e se quel qualcos'altro fosse uno degli elementi più comuni sulla Terra?

Risposta semplice: bruciamo il ferro.

Anche se dare fuoco a un lingotto di ferro è probabilmente più un problema che un vantaggio, la polvere di ferro fine mescolata con l'aria è altamente combustibile. Quando bruci questa miscela, stai ossidando il ferro. Mentre un combustibile a base di carbonio si ossida in CO2, un combustibile a base di ferro si ossida in Fe2O3, che è semplicemente ruggine. La cosa bella della ruggine è che è un solido che può essere catturato dopo la combustione. E questo è l'unico sottoprodotto dell'intera attività: entra la polvere di ferro e fuoriesce energia sotto forma di calore e polvere di ruggine. Il ferro ha una densità energetica di circa 11,3 kWh/L, migliore della benzina. Anche se la sua energia specifica è relativamente scarsa, 1,4 kWh/kg, il che significa che, per una data quantità di energia, la polvere di ferro occuperà un po' meno spazio della benzina ma sarà quasi dieci volte più pesante.

In altre parole, potrebbe non essere adatto per alimentare la tua auto. Probabilmente non riscalderà nemmeno la tua casa. Ma potrebbe essere l’ideale per l’industria, che è il luogo in cui viene testato in questo momento.

I ricercatori della TU Eindhoven hanno sviluppato la polvere di ferro come combustibile pratico negli ultimi anni e il mese scorso hanno installato un sistema di riscaldamento della polvere di ferro in un birrificio nei Paesi Bassi, che sta trasformando tutta l'energia immagazzinata in birra. Poiché l’elettricità non può produrre in modo efficiente il tipo di calore richiesto per molte applicazioni industriali (inclusa la produzione della birra), la polvere di ferro è una valida opzione a zero emissioni di carbonio, con solo ruggine rimasta.

Allora cosa succede a tutta quella ruggine? È qui che le cose si fanno intelligenti, perché il ferro non è solo un combustibile che viene consumato, è un deposito di energia che può essere ricaricato. E per ricaricarlo, prendi tutto quel Fe2O3, rimuovi l'ossigeno e lo ritrasformi in Fe, pronto per essere bruciato di nuovo. Non è facile farlo, ma gran parte dell'energia e del lavoro necessari per allontanare quegli O dal Fes ti verranno restituiti quando brucerai il Fe la prossima volta. L'idea è che puoi utilizzare lo stesso ferro più e più volte, scaricandolo e ricaricandolo proprio come faresti con una batteria.

La combustione della polvere di ferro è visibile attraverso il vetro nel tubo di combustione. Foto: Bart van Overbeeke

Per mantenere la natura a zero emissioni di carbonio del combustibile ferroso, anche il processo di ricarica deve essere a zero emissioni di carbonio. Esistono diversi modi di utilizzare l'elettricità per trasformare la ruggine in ferro e un consorzio guidato da ricercatori della TU/e ​​sta esplorando tre diverse tecnologie basate sulla riduzione dell'idrogeno caldo (che trasforma l'ossido di ferro e l'idrogeno in ferro e acqua), come ci hanno descritto in una email:

Sia la produzione dell'idrogeno che del calore necessario per far funzionare la fornace o i reattori richiedono energia, ovviamente, ma è l'energia della rete che può provenire da fonti rinnovabili.

Se il rinnovamento del combustibile a base di ferro richiede idrogeno, una domanda ovvia è: perché non utilizzare in primo luogo l’idrogeno come combustibile a zero emissioni di carbonio? Il problema con l’idrogeno è che, come mezzo di stoccaggio dell’energia, è estremamente fastidioso da gestire, poiché immagazzinarne quantità utili generalmente comporta alta pressione e freddo estremo. In un ambiente industriale localizzato (come nel tuo impianto di riduzione della ruggine) questo non è un grosso problema, ma una volta che inizi a provare a distribuirlo, diventa un vero grattacapo. La polvere di ferro, d'altro canto, è sicura da maneggiare, si conserva a tempo indeterminato e può essere facilmente spostata con le navi portarinfuse esistenti come le ferrovie.

Ecco perché il suo futuro sembra essere in applicazioni in cui il peso non è una preoccupazione primaria e la raccolta della ruggine è fattibile. Oltre alla generazione di calore industriale (che alla fine includerà l’adeguamento delle centrali elettriche a carbone per bruciare invece polvere di ferro), i ricercatori della TU/e ​​stanno esplorando se la polvere di ferro potrebbe essere utilizzata come carburante per le grandi navi mercantili, che sono straordinariamente sporche emittenti di carbonio. che sono anche progettati per trasportare molto peso.