У правильному середовищі при додаванні кисню будь-яка речовина може горіти, але правильна суміш та генерування достатньої кількості тепла призводить до того, що деякі матеріали горять легше, ніж інші. Дослідники спробували щоб дізнатися більше про тип вогню, який називається дискретним горінням, використовували експериментальні засоби мікрогравітації Європейського космічного агентства (ESA) для експериментів

У серії параболічних польотів та на ракетах-зондах, запущених зі Швеції, команда професора Джеффрі Бергторсона з Університету Макгілла в Канаді та Ейндховенського технологічного університету в Нідерландах досліджувала горіння залізного порошку в умовах невагомості. Вчені хотіли дізнатися більше про дискретне горіння, за якого полум’я від палива не горить безперервно, а перескакує від одного паливного джерела до іншого. Ця форма вогню навряд чи виникає в природі на Землі, але в якості певного прикладу можна привести лісову пожежу, коли одне дерево згорає повністю, але потім вогонь переходить на наступне дерево, коли температура підвищується достатньо для загоряння.

Спалювання залізного пилу під час експериментів на літаках і ракетах в умовах невагомості дозволяло частинкам заліза плавати в повітрі й ледь помітно спалахувати. Високошвидкісні камери зафіксували це видовище та дали можливість дослідникам краще зрозуміти це явище. В результаті вони змогли створити комп’ютерні моделі, які показали ідеальні умови для спалювання палива на Землі.

Дискретне спалювання для сталої енергії

Завдяки новому розумінню, яке стало можливим при дослідженні мікрогравітації, вчені тепер мають змогу будувати ефективні та практичні печі для спалювання заліза.

Перевага спалювання заліза полягає в хімії. По суті, спалювання палива — це процес перетворення матеріалу шляхом додавання атомів кисню. Ось чому паливо на основі вуглецю виробляє парниковий газ – тобто вуглекислий газ, коли два атоми кисню додаються до палива на основі вуглецю, такого як деревина, вугілля або нафта. Що стосується заліза, то після згоряння залишається лише оксид заліза, більш відомий як іржа. Вуглекислий газ не утворюється, і іржаве залізо можна легко зібрати, оскільки воно не утворює газу – горіння заліза взагалі не виділяє шкідливих газів.

Залізну іржу можна навіть віддати на переробку – тобто видалити з молекул кисень і повернути його як залізо за допомогою водню. Використовуючи електроенергію з екологічно чистих джерел, залізо як паливо може стати циклічним накопичувачем енергії, який можна нескінченно переробляти.

Демонстраційна установка вже запущена поблизу Ейндховена в Нідерландах. Використовуючи залізо як джерело палива, цей генератор може виробляти пар, що здатний крутити турбіни потужністю до 1 МВт. Масштабування такої електростанції на залізі дозволило б виробляти набагато більше енергії.

Втім, кілька стартапів уже намагаються використовувати це безвуглецеве паливо для генерації електрики та в промислових процесах.

Паливо для експедицій на інші планети

Оскільки людство готується будувати постійно діючі місячні станції, постачання енергії для астронавтів на Місяці є лише одним із завдань, які потрібно подолати. Рішенням може бути металеве паливо. Використовуючи сонячну енергію, з місячних мінералів можна виробляти алюмінієвий і кремнієвий порошок, а з місячного льоду – водень та кисень. Металеві порошки та кисень з водяного льоду можливо застосувати як паливо для ракет або наземного транспорту, а побічну воду – навіть використовувати як питну воду.

Зараз цей процес здається науковою фантастикою, але використання заліза як джерела палива на планеті почалося лише десять років тому. Спільнота дослідників металевого палива охоплює сотні вчених та інженерів по всьому світу і є важливою технологією для переходу на альтернативне безвуглецеве паливо. Тож у недалекому майбутньому ви напевно зможете обігрівати свій будинок залізом чи готувати на ньому їжу.