Metaalbrandstof voor koolstofvrije energie op aarde… en de maan

Brandend ijzer

De wetenschappers deden onderzoek naar discrete verbranding, een vorm van vuur die van de ene brandstofbron naar de andere springt, met behulp van ijzerpoeder zonder zwaartekracht. Het product dat overblijft na verbranding is ijzeroxide, een stof die geen kooldioxide produceert en eindeloos kan worden gerecycled. Na deze microzwaartekrachtexperimenten werden efficiënte ijzerovens ontwikkeld, wat leidde tot de creatie van een circulaire koolstofvrije energieopslag. In Nederland draait een demonstratiefabriek en veel startups verkennen deze koolstofvrije brandstof voor fabrieken en industriële processen. Als we naar de toekomst kijken, zou deze metaalbrandstof ook kunnen worden gebruikt voor duurzame buitenposten op de maan, waarbij mogelijk maanmineralen en ijs worden gebruikt om metaalpoeders voor voortstuwing en water om te drinken te produceren. Krediet: IJzer+

Onderzoekers hebben microzwaartekrachtexperimenten gebruikt om de discrete verbranding van ijzerpoeder te bestuderen, wat leidde tot koolstofvrije, oneindig recyclebare energieopslag. Dit heeft veelbelovende toepassingen op aarde en voor toekomstige levensvatbare buitenposten op de maan.

Alles brandt. In de juiste omgeving kan alle materie verbranden door zuurstof toe te voegen, maar het vinden van het juiste mengsel en het genereren van voldoende warmte zorgt ervoor dat sommige materialen gemakkelijker verbranden dan andere. Onderzoekers die geïnteresseerd waren om meer te weten te komen over een type vuur dat discrete verbranding wordt genoemd, gebruikten ESA’s microzwaartekrachtexperimentfaciliteit om dit te onderzoeken.

In een reeks parabolische vluchten en raketlanceringen vanuit Zweden onderzocht een team van professor Jeffrey Bergthorson van McGill University in Canada en de Technische Universiteit Eindhoven in Nederland de verbranding van ijzerstof zonder zwaartekracht. Hun onderzoek was pure natuurkunde, de wetenschappers wilden meer leren over discrete verbranding waarbij vlammen niet continu door de brandstof branden, maar van de ene brandstofbron naar de andere springen. Deze vorm van vuur komt van nature zelden voor op aarde, maar een voorbeeld is een bosbrand waarbij een boom volledig verbrandt en het vuur naar de volgende boom springt wanneer de temperatuur voldoende stijgt om te verbranden.

Discrete verbranding

Deze hypnotiserende video van discrete verbranding werd vastgelegd tijdens een parabolisch vluchtexperiment op het Falcon-20-vliegtuig van het Canadese National Research Centre, dat onderzoekers tot achttien seconden kostbare zwaartekracht biedt. Krediet: Perwaves-team

Door ijzerstof te verbranden tijdens experimenten in vliegtuigen met nul-g en raketvluchten konden de ijzerdeeltjes drijven en discreet ontbranden. Hogesnelheidscamera’s legden het spektakel vast en stelden onderzoekers in staat het fenomeen beter te begrijpen, wat resulteerde in computermodellen die de ideale omstandigheden lieten zien voor de brandstof om op aarde te verbranden.

Verbranding van ijzerpoeder

Wist je dat ijzer kan verbranden? De verbranding van het hier getoonde ijzerpoeder vindt plaats op een volledig rookloze, koolstofvrije basis. Credits: TU/e ​​/ Solid / Bart van Overbeeke

Discrete verbranding voor duurzame energie

Met het nieuwe inzicht, mogelijk gemaakt door microzwaartekrachtonderzoek, werd het mogelijk om efficiënte en praktische ijzerverbrandingsovens te bouwen.

Het voordeel van het verbranden van ijzer hangt af van de chemie. In wezen is brandstofverbranding het proces waarbij een materiaal wordt omgezet door zuurstofatomen toe te voegen. Dit is de reden waarom op koolstof gebaseerde brandstof het broeikasgas koolstofdioxide produceert wanneer twee zuurstofatomen worden toegevoegd aan de op koolstof gebaseerde brandstof, zoals hout, steenkool of olie. Bij ijzer is het product dat overblijft na verbranding ijzeroxide, beter bekend als roest. Er wordt geen kooldioxide geproduceerd en roestend ijzer kan gemakkelijk worden opgevangen omdat het geen gas vormt – brandend ijzer stoot geen schadelijke gassen uit.

IJzerroest kan zelfs worden behandeld om zuurstof te verwijderen en terug te geven als ijzer met behulp van waterstof. Met behulp van elektriciteit uit duurzame bronnen kan ijzer als brandstof een circulaire, eindeloos recyclebare energieopslag worden.

Er is al een demonstratie-installatie in werking in Bundel, nabij Eindhoven, Nederland, die ijzer als brandstofbron gebruikt. Deze generator kan 1 MW stoom produceren in een eenheid die zich in een magazijn bevindt. Zo’n ijzeren energiecentrale zou veel meer energie kunnen produceren.

Veel startups streven al naar deze koolstofvrije brandstof om fabrieken en industriële processen van stroom te voorzien.

Demonstratiefabriek voor ijzerbrandstof

Demonstratiefabriek ijzerovens. Krediet: Metalot

Van de ruimte naar de aarde en dan naar de maan

Terwijl ruimteagentschappen zich voorbereiden om duurzame buitenposten op de maan te bouwen, is het leveren van stroom aan astronauten op de maan slechts een van de uitdagingen die moeten worden overwonnen. Metaalbrandstof zou een oplossing kunnen zijn. Met behulp van zonne-energie kunnen niet alleen aluminium- en siliciumpoeders worden geproduceerd uit maanmineralen, maar ook waterstof en zuurstof uit maanijs. en ijzerpoeder. Metaalstof en zuurstof uit waterijs kunnen worden gebruikt als drijfgas voor raketten of grondtransport, en het bijproduct water kan zelfs als drinkwater worden gebruikt.

Maanoppervlak Scenario

Artist’s impression van een scenario voor verkenning van de maan. Krediet: ESA-ATG

Dit proces lijkt nu misschien sciencefiction, maar het gebruik van ijzer als brandstofbron op aarde begon iets meer dan tien jaar geleden als een idee. Nu omvat de minerale brandstofgemeenschap honderden wetenschappers en ingenieurs over de hele wereld en is het een bakentechnologie voor koolstofvrije alternatieve brandstoffen. In de niet al te verre toekomst gebruikt u misschien uw auto of huis met een strijkijzer!


De metalen kunnen worden geproduceerd met schone energie, bijvoorbeeld uit zonnecellen of windturbines. Deze elektrische energie wordt als chemische energie opgeslagen in het metaalpoeder met energiedichtheden die concurrerend zijn met fossiele brandstoffen. Dit heeft het potentieel om de uitstoot van broeikasgassen wereldwijd te verminderen, maar een obstakel voor de implementatie van deze technologie is de ontwikkeling van verbrandingssystemen die op efficiënte wijze metalen brandstoffen kunnen verbranden, wat een goed begrip van hun natuurlijke verbranding vereist. Krediet: ESA –

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *