Le tecnologie per produrre energia pulita, per la maggior parte solare ed eolica, non coprono il fabbisogno dei trasporti. Combustibili come l’idrogeno, biocombustibili o batterie sono certamente possibili soluzioni, tuttavia alcuni scienziati studiano i combustibili del futuro guardando con fiducia in altre direzioni.
I combustibili che bruciamo attualmente per far funzionare i motori delle nostra auto o per produrre energia sono in genere il petrolio e i suoi derivati. Ma nuove ricerche vogliono dimostrare che i combustibili del futuro saranno molto diversi, garantiranno un’efficienza più elevata rispetto ai combustibili tradizionali e saranno rispettosi dell’ambiente.
I combustibili del futuro allo studio sono polveri metalliche in grado di bruciare molto facilmente grazie ad una combustione discreta, cioè quando il carburante si incendia e brucia completamente grazie al calore generato da altri elementi presenti nel carburante stesso.
Oggi i combustibili del futuro vengono studiati in assenza di gravità, o in regime di microgravità. La ricerca ha dimostrato che in questo modo si possono perfezionare i processi necessari per bruciare con molta efficienza polveri di metallo, in particolare del ferro, usate da secoli per i fuochi d’artificio o recentemente come propellente per i razzi
Nascerà cosi una nuova era del ferro, dove potremo utilizzare polveri metalliche invece della benzina o dei derivati del petrolio che attualmente vengono impiegati in molti tipi di motori a combustione interna e per generare energia elettrica.
Abbiamo qualche esempio di combustibile solido oggi in uso, quelli che vengono utilizzati nei fiammiferi, le stelle filanti che facciamo bruciare a Capodanno o il combustibile solido presente all’interno dei booster di alcuni vettori spaziali come lo Space Shuttle (oggi dismesso) o del vettore spaziale europeo Arianne.
Anche metalli come il ferro, se ridotti in polvere possono bruciare completamente e senza produrre fumo o carbonio, infatti i combustibili del futuro devono essere il più possibile privi di controindicazioni per l’ambiente e per la salute.
I combustibili del futuro verranno realizzati utilizzando energia pulita prodotta dai pannelli solari o dalle pale eoliche. L’elettricità, verrà immagazzinata come energia chimica nella polvere metallica a densità energetiche competitive con i combustibili fossili. In questo modo si potrà ridurre l’emissione dei dannosi gas serra a livello globale.
I combustibili del futuro, gli ostacoli e i vantaggi
Esiste purtroppo un ostacolo all’implementazione di questa tecnologia è allo sviluppo di sistemi di combustione in grado di bruciare in modo efficiente i combustibili metallici, che necessitano di una solida conoscenza della loro fisica della combustione.
Per capire a fondo la fisica della combustione delle polveri metalliche in modo da sviluppare i combustibili del futuro, un ammasso di polvere di ferro deve rimanere in sospensione per circa 30 secondi, il tempo necessario per osservare e studiare la propagazione di una fiamma.
I ricercatori hanno fatto ricorso alla microgravità ottenuta in voli parabolici per eseguire esperimenti e per convalidare i modelli esistenti, ottenendo risultati molto promettenti, i combustibili del futuro potranno essere testati quindi anche in orbita.
Come per i motori delle auto a benzina, anche per i motori che utilizzeranno le polveri metalliche si dovranno conoscere parametri essenziali come la densità delle particelle di ferro e la composizione dei gas nella camera di combustione.
La microgravità in queste ricerche è quindi fondamentale, in quanto consente lo studio delle leggi di propagazione della fiamma, l’ottimizzazione dei parametri nei progetti di bruciatori industriali e la riduzione dell’impatto sull’ambiente.
I combustibili del futuro a base di polveri di ferro avranno molti vantaggi che ricadranno in maniera positiva sull’ambiente e sui consumi. Infatti, queste polveri una volta bruciate, reagiscono con l’ossigeno dell’aria formando residui composti da ossido di ferro idrato, ossia la comune ruggine.
Questo prodotto di “scarto” è facilmente rigenerabile se viene fatto reagire con l’idrogeno per il reinserimento nel ciclo produttivo.
Il 29 ottobre 2020 si è tenuta una demo del primo impianto industriale da 100 kW, in una fabbrica di birra a Lieshout, dove il vapore ottenuto dalla polvere di metallo alimenta il processo produttivo di 15 milioni di birre.
’installazione è la messa in opera di una ricerca degli studenti dell’Università della Tecnologia di Eindhoven (Olanda) realizzato con Metalot ed altre aziende riunite in un consorzio che è stato finanziato con 2,4 milioni di euro.
