Железный порошок прошел первое промышленное испытание как возобновляемый источник углекислого газа

Простой вопрос: что, если бы мы могли обуздать весь этот кошмар изменения климата, питаемый ископаемым топливом, и вместо этого сжигать что-то другое в качестве источника энергии? В качестве бонуса, что, если это что-то еще — один из самых распространенных элементов на Земле?

Простой ответ: Давайте жечь железо.

Хотя поджечь железный слиток, вероятно, доставляет больше хлопот, чем пользы, мелкий железный порошок, смешанный с воздухом, очень горюч. Когда вы сжигаете эту смесь, вы окисляете железо. В то время как углеродное топливо окисляется до CO2, железное топливо окисляется до Fe2O3, который представляет собой просто ржавчину. Плюс ржавчины в том, что это твердое вещество, которое может улавливаться после сгорания. И это единственный побочный продукт всего бизнеса: внутрь идет железный порошок, а на выходе получается энергия в виде тепла и ржавого порошка. Утюг имеет плотность энергии около 11,3 кВтч/л, что лучше, чем у бензина. Хотя его удельная энергия относительно невысока — 1,4 кВтч/кг, это означает, что при заданном количестве энергии железный порошок займет немного меньше места, чем бензин, но он будет почти в десять раз тяжелее.

Другими словами, он может не подойти для питания вашего автомобиля. Вероятно, он также не обогреет ваш дом. Но он может быть идеальным для промышленности, где он сейчас и тестируется.

Исследователи из Технического университета Эйндховена разрабатывали железный порошок в качестве практичного топлива в течение последних нескольких лет, а в прошлом месяце они установили систему нагревания железного порошка на пивоварне в Нидерландах, которая превращает всю накопленную энергию в пиво. Поскольку электричество не может эффективно производить тепло, необходимое для многих промышленных применений (включая пивоварение), железный порошок является жизнеспособным вариантом с нулевым выбросом углерода, при котором остается только ржавчина.

Так что же происходит со всей этой ржавчиной? Здесь все становится умнее, потому что железо — это не просто топливо, которое расходуется, это хранилище энергии, которое можно перезаряжать. И чтобы перезарядить его, вы берете весь этот Fe2O3, удаляете кислород и превращаете его обратно в Fe, готовое к повторному сгоранию. Сделать это непросто, но большая часть энергии и работы, которые потребуются, чтобы оторвать эти О от Феса, вернутся к вам, когда вы в следующий раз сожжете Фе. Идея состоит в том, что вы можете использовать один и тот же утюг снова и снова, разряжая его и перезаряжая, как если бы вы использовали аккумулятор.

Горение железного порошка видно через стекло в трубе сгорания. Фото: Барт ван Овербек.

Чтобы сохранить безуглеродную природу железного топлива, процесс перезарядки также должен быть безуглеродным. Существует множество различных способов использования электричества для превращения ржавчины обратно в железо, и консорциум, возглавляемый исследователями TU/e, изучает три различные технологии, основанные на восстановлении горячим водородом (которое превращает оксид железа и водород в железо и воду). они описали нам в электронном письме:

И производство водорода, и тепло, необходимое для работы печи или реакторов, конечно, требуют энергии, но это сетевая энергия, которая может поступать из возобновляемых источников.

Если для обновления железного топлива требуется водород, то возникает очевидный вопрос: почему бы просто не использовать водород в качестве топлива с нулевым выбросом углерода? Проблема с водородом заключается в том, что с ним, как с носителем энергии, очень неприятно иметь дело, поскольку хранение его полезных количеств обычно требует высокого давления и сильного холода. В локальных промышленных условиях (например, на заводе по снижению ржавчины) это не так уж важно, но как только вы начнете пытаться его распространять, это станет настоящей головной болью. С другой стороны, железный порошок безопасен в обращении, хранится неопределенно долго и его можно легко перемещать с помощью существующих балкеров, например по железной дороге.

Именно поэтому его будущее видится в тех случаях, когда вес не является первоочередной проблемой и возможен сбор ржавчины. В дополнение к промышленному производству тепла (что в конечном итоге будет включать модернизацию угольных электростанций для сжигания железного порошка), исследователи TU/e ​​изучают, можно ли использовать железный порошок в качестве топлива для больших грузовых судов, которые являются чрезвычайно грязными источниками выбросов углерода. которые также рассчитаны на большой вес.