Los metales podrían ser una alternativa prometedora a los combustibles fósiles

Los combustibles limpios vienen en muchas formas, pero el hierro o el aluminio como combustibles parecen estar fuera de esta definición – a menos que les preguntemos a un equipo de científicos dirigido por la Universidad de McGill, que ven un futuro bajo en carbono gracias en parte a los metales. El equipo está estudiando las características de combustión de polvos metálicos para determinar si tales polvos podrían proporcionar una alternativa limpia más viable a los combustibles fósiles que el hidrógeno, los biocombustibles o las baterías eléctricas.

Los metales pueden parecer sustancias tan incombustibles como es posible ser, pero cuando son molidos hasta formar un polvo extremadamente fino como la harina o el azúcar en polvo, es una historia diferente. El símil es singularmente apto porque los polvos metálicos son similares a la harina o el azúcar no solo en el tamaño de la partícula. Casi cualquier cosa molida hasta quedar como un polvo fino se quemará o incluso puede explotar bajo las condiciones adecuadas.

Al transformar un metal u otra sustancia en un polvo tan fino aumenta enormemente la relación entre el área superficial y el volumen de los granos, por lo que se quema muy fácilmente. De hecho, estos polvos se queman tan fácilmente que es la razón por la cual los molinos de harina están tan bien ventilados. La menor chispa en el aire con polvo de harina en un molino puede explotar como un almacen de municiones. Lo mismo ocurre con el azúcar, metales, o incluso algunos tipos de roca.

Este hecho ya se emplea en una serie de áreas. El hierro o aluminio, por ejemplo, pueden ser molidos y convertidos en colorantes para fuegos artificiales, cohetes de combustible sólido lo suficientemente potentes como para colocar una carga útil en órbita, o termita que puede arder lo suficientemente caliente como para cortar carriles de acero. Lo que el equipo de McGill espera conseguir es aprovechar este principio y convertirlo en una fuente de poder práctico para el uso diario.

El equipo de McGill explica que los polvos de metal no son una fuente primaria de energía, como el petróleo, sino un medio de almacenamiento para fuentes de energía, como la nuclear o hidroeléctrica, que serían utilizadas para refinar los metales en una forma pura, inflamable. Los polvos metálicos se utilizarían para combustión externa o motores términos, tales como máquinas de vapor.

Bajo condiciones de laboratorio, el equipo encontró que las llamas producidas a partir de polvos metálicos eran bastante similares a las de los combustibles de hidrocarburos y calcularon que las densidades de energía y potencia de un motor diseñado para quemar polvo metálico serían comparables a las de un motor de combustión interna convencional.

El truco es conseguir que los polvos se quemen en una llama uniforme y constante. El equipo ha trazado un posible diseño del quemador que funciona por medio de soplado de aire a través de una corriente de polvo de metal. Estos se combinan y se inyectan en una cámara de combustión. Una cámara ciclónica separa la ceniza de metal resultante y la expulsa y gas nitrógeno limpio forma el escape, mientras que el calor se utiliza para hacer funcionar el motor.

El equipo de McGill ve una serie de ventajas en el uso de polvos metálicos como combustible. Tales polvos serían fácilmente transportables sin la necesidad de tanques especiales o enfriamiento criogénico. También son mucho menos voluminoso que el hidrógeno, y tienen una mayor densidad de energía que las baterías. Dado que se utilizarían como combustibles para motores térmicos, la tecnología se puede escalar para ser lo suficientemente pequeña para ser utilizada en vehículos o lo suficientemente grande como para hacer funcionar plantas de energía.

Otra ventaja es que los polvos metálicos son reciclables. Conforme se queman, los polvos metálicos crean óxidos sólidos y estables, no tóxicos, que pueden ser recogidos, refinados de nuevo para obtener los metales puros, y utilizados de nuevo con un mínimo de dióxido de carbono u otras emisiones.

Si un motor de polvo metálico se convierte en algo práctico, el equipo de McGill dice que el hierro será el candidato más probable para ser usado como combustible. No sólo es relativamente barato, sino que además los polvos de hierro ya se fabrican en cantidades de millones de toneladas para las industrias metalurgica, química y electrónica. La principal dificultad sería asegurar que la refinación de hierro llegue a ser tan carbono neutral como sea posible.

El equipo está trabajando actualmente en la construcción de un prototipo de quemador que puede ser conectado a un motor térmico, así como el desarrollo de procesos de reciclaje libres de dióxido de carbono.