Combustível de metal para energia de carbono zero na Terra… e na Lua
queimadura de ferro

Os cientistas têm estudado a queima discreta, uma forma de fogo que salta de uma fonte de combustível para outra em gravidade zero usando pó de ferro. O produto que sobra após a incineração é o óxido de ferro, uma substância que não produz dióxido de carbono e pode ser infinitamente reciclada. Após esses experimentos de microgravidade, fornos de ferro eficientes foram desenvolvidos, levando à criação de armazenamento circular de energia livre de carbono. Uma planta de demonstração está em operação na Holanda e várias startups estão pesquisando esse combustível livre de carbono para fábricas e processos industriais. Olhando para o futuro, esse combustível metálico também pode ser usado para postos avançados lunares sustentáveis, potencialmente usando minerais lunares e gelo para produzir pós metálicos para propulsão e água para consumo. Crédito da foto: Ferro+

Os pesquisadores usaram experimentos de microgravidade para estudar a combustão discreta do pó de ferro, resultando em armazenamento de energia sem carbono e infinitamente reciclável. Isso tem aplicações promissoras na Terra e para futuros postos avançados sustentáveis ​​na Lua.

Tudo está pegando fogo. No ambiente certo, toda a matéria pode queimar com a adição de oxigênio, mas se você acertar a mistura e gerar calor suficiente, alguns materiais queimarão mais facilmente do que outros. Pesquisadores interessados ​​em aprender mais sobre um tipo de incêndio chamado queima discreta usaram as instalações experimentais de microgravidade da ESA para seus estudos.

Em uma série de voos parabólicos e em foguetes de sondagem lançados pela Suécia, uma equipe liderada pelo professor Jeffrey Bergthorson, da McGill University, no Canadá, e da Eindhoven University of Technology, na Holanda, estudou a queima de pó de ferro em microgravidade. A pesquisa deles era física pura, os cientistas queriam saber mais sobre a combustão discreta, onde as chamas não queimam continuamente o combustível, mas saltam de uma fonte de combustível para outra. Essa forma de fogo raramente ocorre naturalmente na Terra, mas um exemplo é um incêndio florestal, onde uma árvore queima completamente e o fogo se espalha para a próxima árvore à medida que a temperatura sobe o suficiente para queimá-la.

Queima discreta

Este vídeo hipnótico de combustão discreta foi capturado durante um experimento de voo parabólico a bordo da aeronave Falcon 20 do Canadian National Research Center, oferecendo aos pesquisadores até dezoito segundos de preciosa ausência de peso. Crédito da foto: Equipe Perwaves

A queima de pó de ferro em experimentos em aeronaves de gravidade zero e vôos de foguetes permitiu que as partículas de ferro levitar e inflamar discretamente. Câmeras de alta velocidade capturaram o espetáculo, dando aos pesquisadores uma melhor compreensão do fenômeno. O resultado foram modelos de computador que mostraram as condições ideais para a queima do combustível na Terra.

combustão de pó de ferro

Você sabia que o ferro pode queimar? A combustão do pó de ferro mostrada aqui é completamente livre de fumaça e carbono. Crédito da foto: TU/e​​/Solid / Bart van Overbeeke

Combustão discreta para energia sustentável

Com as novas descobertas da pesquisa de microgravidade, tornou-se possível construir fornos de ferro eficientes e práticos.

O benefício da queima do ferro está na química. Essencialmente, a queima de combustível é o processo de transformação de um material pela adição de átomos de oxigênio. Por esta razão, o combustível à base de carbono produz o gás de efeito estufa dióxido de carbono quando dois átomos de oxigênio são adicionados ao combustível à base de carbono, como madeira, carvão ou petróleo. Quando o ferro é queimado, resta o óxido de ferro, mais conhecido como ferrugem. Não há dióxido de carbono e o ferro enferrujado é fácil de coletar porque não produz gás – nenhum gás nocivo é produzido quando o ferro é queimado.

A ferrugem do ferro pode até ser processada para remover o oxigênio e devolvê-lo como ferro usando hidrogênio. Ao usar eletricidade de fontes sustentáveis, o ferro como combustível pode se tornar uma reserva de energia circular e infinitamente reciclável.

Uma planta de demonstração já está em operação em Budel, perto de Eindhoven, na Holanda. Utilizando o ferro como fonte de combustível, este gerador pode gerar 1 MW de vapor em uma unidade instalada em um depósito. Em uma escala maior, uma usina de ferro poderia produzir muito mais energia.

Várias startups já estão usando esse combustível livre de carbono para abastecer fábricas e processos industriais.

Planta de demonstração de combustível de ferro

Planta de demonstração para fornos de ferro. Crédito da foto: Metalot

Do espaço para a terra e depois para a lua

Enquanto as agências espaciais se preparam para construir postos avançados sustentáveis ​​na lua, fornecer energia aos astronautas na lua é apenas um dos desafios a serem superados. Combustível de metal pode ser uma solução. A energia solar pode ser usada não apenas para produzir pó de alumínio e silício a partir de minerais lunares, mas também para extrair hidrogênio e oxigênio do gelo lunar. O hidrogênio pode então ser usado para transformar a poeira lunar, que é rica em ferro e titânio, em água e pó de ferro. Os pós metálicos e o oxigênio do gelo de água podem ser usados ​​como combustível para foguetes ou transporte terrestre, e o subproduto da água pode até ser usado como água potável.

Cenário da superfície da lua

Representação artística de um cenário de exploração lunar. Crédito da foto: ESA–ATG

Esse processo pode parecer ficção científica hoje, mas o uso do ferro como fonte de combustível na Terra só começou como uma ideia há uma década. A comunidade de combustíveis metálicos agora inclui centenas de cientistas e engenheiros em todo o mundo e é uma tecnologia emblemática para combustíveis alternativos de carbono zero. Em um futuro não muito distante, você pode estar dirigindo seu carro ou sua casa em ferro!


Os metais podem ser produzidos com energia limpa, como células solares ou turbinas eólicas. Essa eletricidade é armazenada como energia química no pó de metal em densidades de energia competitivas com os combustíveis fósseis. Isso tem o potencial de reduzir as emissões de gases de efeito estufa em todo o mundo. No entanto, um obstáculo para a implementação desta tecnologia é o desenvolvimento de sistemas de combustão que possam queimar os combustíveis metálicos de forma eficiente, o que requer um conhecimento sólido da física de sua combustão. Crédito da foto: ESA – Agência Espacial Europeia

By Gabriel Ana

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