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Feb 04, 2024

La ESA está probando cómo arde el hierro en condiciones de ingravidez

¿Qué pasa cuando quemas hierro en el espacio? Para averiguarlo, la Agencia Espacial Europea está quemando polvo de hierro en microgravedad. No lo hacen por diversión, sino para entender algo llamado

¿Qué pasa cuando quemas hierro en el espacio? Para averiguarlo, la Agencia Espacial Europea está quemando polvo de hierro en microgravedad. No lo hacen por diversión, sino para comprender algo llamado "quema discreta". Resulta que este proceso podría permitir hornos de combustión de hierro más eficientes aquí en la Tierra. Con el tiempo podría unirse a otras fuentes de energía renovables como forma de combatir la liberación de gases de efecto invernadero en nuestra atmósfera.

Entonces, ¿por qué quemar hierro? En astrofísica, cuando una estrella enormemente masiva llega a la fase de “quema de hierro”, se produce una catástrofe en forma de supernova. Esto se debe a que se necesita más energía para consumir el hierro en el núcleo de la estrella de la que la estrella puede producir. Pero “quemar” hierro en microgravedad es un proceso químico diferente.

Cuando quemas algo, estás agregando oxígeno al material que quieres quemar. El proceso desprende calor, además de otros subproductos. Si quemas madera o algo así, los subproductos son cenizas y dióxido de carbono (un gas de efecto invernadero).

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Cuando el polvo de hierro (u otro metal) se quema, reacciona con el aire para formar óxidos. En el proceso, crean mucha energía (y luz). En el caso del hierro, lo que sobra es básicamente óxido de hierro, el viejo óxido. Y la gente puede reprocesar el óxido para eliminar el oxígeno. Básicamente, recuperas el hierro. No se produce dióxido de carbono y no aparecen otros gases peligrosos en el proceso.

"La mejor manera de reducir las emisiones de carbono a la atmósfera es no emitirlas en absoluto", explicó el ingeniero de la ESA Antonio Verga, que trabajó en los experimentos del equipo a bordo de cohetes sonda TEXUS.

La mayoría de nosotros hemos experimentado metales quemados cuando lanzamos fuegos artificiales o jugamos con bengalas durante las celebraciones navideñas. Son juguetes fantásticos, pero también son minifuentes de energía. ¿Qué sucede si se amplían esos procesos de quema de hierro y metales? Obtienes calor y energía a una escala mucho mayor. Esto es lo que los científicos de la ESA querían probar, por motivos relacionados con la futura exploración de la Luna y más allá.

Para probar el proceso de quema de hierro, la agencia envió una serie de vuelos parabólicos en aviones de gravedad cero y lanzamientos de cohetes. Los “hornos” a bordo contenían polvo de hierro que flotaba libremente y se encendía discretamente. Esta combustión discreta es poco común aquí en la Tierra, pero vale la pena investigar su física para su uso en el espacio. La idea era ver si la combustión discreta podría ser una tecnología útil en lugares como las bases lunares. Para tener una imagen mental del proceso, piense en un incendio forestal en el que un árbol arde y luego, cuando las cosas se calientan lo suficiente, el fuego salta a un árbol vecino.

Las cámaras de alta velocidad capturaron vistas de los experimentos a bordo de los aviones y cohetes. Luego, las imágenes y los datos se introdujeron en modelos informáticos que los científicos están utilizando para comprender si las plantas que queman hierro son posibles en diversos entornos.

Los procesos de quema de metales pueden parecer inusuales para muchas personas, casi ciencia ficción. Sin embargo, no es una idea completamente nueva. Toda una comunidad de investigadores está investigando el proceso aquí en la Tierra para la producción de energía sostenible. Y no es nuevo para la industria. En los Países Bajos, la cervecería familiar Swinkels adoptó la quema de hierro hace varios años para convertir su proceso de elaboración de cerveza a partir de combustibles fósiles en un proceso más ecológicamente sostenible.

En el espacio, aunque todavía no hay colonias ni estaciones en la Luna, los científicos de la ESA ven un momento en el que también allí se necesitarán plantas energéticas sostenibles que quemen metales. Un escenario posible es utilizar la energía solar para producir polvo de aluminio y silicio a partir de minerales lunares y obtener hidrógeno y oxígeno del hielo lunar. El hidrógeno se utilizaría para convertir el polvo lunar con alto contenido de hierro y titanio en agua y polvo de hierro. Los polvos metálicos y el oxígeno del hielo de agua podrían convertirse en propulsores para cohetes o transporte terrestre y el subproducto de agua se convertiría en agua potable.

La industria de los combustibles sostenibles está considerando seriamente la quema de metales como una futura fuente de “energía limpia”. Ya hay una planta de demostración en funcionamiento y realizando experimentos en los Países Bajos, cerca de Eindhoven. El objetivo es descubrir cuánta de esta energía se puede generar como sustituto de los combustibles fósiles. Utiliza polvo de hierro y genera aproximadamente 1 MW de vapor. Basándose en este modelo experimental, otras empresas están investigando la quema de metales para usos industriales pesados.

Combustible metálico para energía libre de carbono en la TierraCualquier hierro viejoEl hierro está en el fuego