Todo elemento presente en el Universo es susceptible de arder. En el entorno y condiciones adecuadas, toda materia puede combustionar -coloquialmente, quemarse- en presencia de oxígeno. Sin embargo, encontrar las condiciones adecuadas para generar el suficiente calor para que esto suceda motiva que algunos materiales ardan más fácilmente que otros.
En este sentido, ahora un conjunto de investigadores de las Universidad McGill, en Canadá, y la Universidad Tecnológica de Eindhoven, en los Países Bajos, está experimentando con un tipo de reacción poco conocida llamada combustión discreta que podría convertir en combustible una amplia gama de elementos metálicos inesperados, como el hierro.
Fue así que el equipo del profesor de ingeniería mecánica, Jeffrey Bergthorson, se interesó por la combustión de polvo de hierro en gravedad cero. Su investigación era física pura: los científicos buscaban comprender más en profundidad la citada combustión discreta, una reacción de combustión en la que las llamas no queman el combustible de forma continua, sino que saltan de una fuente de combustible a otra. Esta forma de combustión raramente ocurre de manera natural en la Tierra, pero un ejemplo se produce en los incendios forestales cuando, sin contacto directo, un fuego salta de un árbol a otro al alcanzarse la temperatura ambiente idónea para la combustión.
Para ello, realizaron varios experimentos en vuelos de gravedad cero en los que generaron las condiciones necesarias para que las partículas de hierro empleadas como combustible flotaran y ardieran de forma discreta. Los investigadores captaron el espectáculo gracias a varias cámaras de alta velocidad, lo cual les permitió comprender mejor el fenómeno y generar algunos modelos informáticos que mostraban las condiciones ideales para emplear el hierro como combustible en la Tierra.
Combustión discreta y energía sostenible: las ventajas del hierro como combustible
Con esta nueva comprensión del fenómeno en microgravedad, los investigadores diseñaron un horno de combustión discreta de hierro eficiente y práctico. La ventaja de quemar hierro tiene un fundamento esencialmente químico. Quemar un combustible es básicamente el proceso de transformar un material mediante la adición de átomos de oxígeno. Esta es la razón por la que el combustible a base de carbono, como el petróleo, la madera o el carbón, producen CO2, un gas de efecto invernadero.
Con el hierro, sin embargo, el subproducto sobrante tras la combustión es el óxido de hierro, más conocido como herrumbre; un compuesto que se puede recoger fácilmente ya que no forma gases. De hecho, el óxido de hierro residual puede volver a convertirse en hierro al reaccionar con hidrógeno. De este modo, mediante el uso de electricidad procedente de fuentes sostenibles, el hierro podría convertirse en un combustible infinitamente reciclable.
Del espacio a la Tierra, y luego, a la Luna
Los investigadores ya han construido una planta piloto que en la actualidad está funcionando en la ciudad de Budel, cerca de Eindhoven, en Países Bajos. Utilizando hierro como fuente de combustible este generador puede producir 1 MW de vapor. Sin embargo, desde el equipo de Bergthorson afirman que la capacidad de producción es factible a mayor escala.
De hecho, según explican los investigadores, múltiples empresas emergentes ya están investigando este combustible libre de carbono para alimentar sus fábricas y procesos industriales.
Mientras tanto, varias agencias espaciales también se han interesado por este proceso de cara a construir puestos de avanzada lunares sostenibles. A este respecto, el suministro de energía para los astronautas en la Luna es solo uno de los desafíos a superar, cuya solución podría pasar por una nueva gama de combustibles metálicos.
Así, empleando energía solar no solo se pueden producir polvos de aluminio y silicio a partir de los minerales lunares, sino que también se puede aprovechar el hidrógeno y el oxígeno del hielo lunar. Este hidrógeno se puede emplear para convertir el polvo lunar rico en hierro y titanio para producir agua y polvo de hierro. Los polvos metálicos y el oxígeno del hielo de agua se pueden emplear como propulsores para cohetes o para el transporte terrestre y el agua resultante se podría usarse incluso como agua potable.
Se trata de un proceso que puede parecer de ciencia ficción en la actualidad, pero la idea de emplear hierro como fuente de combustible en la Tierra hace solo una década parecía una idea descabellada. Ahora, no obstante, esta línea de investigación es el objeto de decenas científicos e ingenieros de todo el mundo y una tecnología modelo para combustibles alternativos libres de carbono. ¡En un futuro no muy lejano, es posible que esté haciendo funcionar su coche o su hogar con limaduras de hierro!
