El metal en polvo podría reemplazar a los combustibles fósiles y eliminar las emisiones de gases de efecto invernadero

Uno de los problemas centrales con el reemplazo de combustibles fósiles en una economía industrial moderna es la dificultad de encontrar combustibles de reemplazo para carbón, petróleo y gas natural. Un nuevo informe de investigadores de la Universidad McGill sugiere que los combustibles metálicos en polvo podrían ser un reemplazo efectivo de los combustibles fósiles de los que dependemos actualmente, al mismo tiempo que reducen las emisiones de carbono y los costos ambientales.

Según el profesor Jeffrey Bergthorson, el aumento de la energía renovable es loable, pero solo aborda una parte del problema. Ni la energía solar ni la eólica proporcionan suficiente electricidad para conducir directamente un automóvil, y mucho menos un carguero. La tecnología de la batería puede llenar este vacío hasta cierto punto, pero las mejoras históricas de la batería simplemente no están creciendo lo suficientemente rápido como para cubrir el vacío. Como muestra el cuadro a continuación, la densidad de energía de la batería solo ha mejorado aproximadamente un 3% por año desde 1910.



Capacidad de la batería a lo largo del tiempo.

Capacidad de la batería a lo largo del tiempo. No se deje engañar por los saltos: la tendencia a largo plazo es bastante baja.



En ausencia de una mejora masiva e inesperada en la tecnología de iones de litio, se necesita algo más. Entrar combustibles metálicos en polvo.

¿Impulsando la economía moderna?

Primero, las buenas noticias: a diferencia de las baterías de iones de litio, que tienen una densidad de energía absolutamente miserable ya sea que se mida por peso o volumen, la densidad de energía del metal en polvo por litro eclipsa a cualquier combustible convencional. Los granos de polvo en cuestión serían bastante finos, aproximadamente equivalentes a la harina, y los motores mismos dependerían de la combustión externa.En un motor de combustión interna, la expansión de los gases aplica fuerza a los componentes del motor directamente; un motor de combustión externa contiene un fluido. que es calentado por una fuente externa. Tanto los motores Stirling como los motores de vapor son motores de combustión externa, aunque los primeros pueden ser mucho más eficientes que los segundos.



En teoría, los motores de metal en polvo tendrían importantes ventajas medioambientales en comparación con los combustibles fósiles convencionales. El metal en sí puede potencialmente reciclarse (la imagen a continuación es de una historia separada de 2005, pero captura el proceso de reciclaje teórico):

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El principal anuncio de McGill hoy es que su equipo de investigación ha demostrado que se puede mantener una llama estable en un flujo de partículas metálicas suspendidas en el aire. El equipo escribe que 'se predice que las densidades de energía y potencia de los propuestos motores térmicos propulsados ​​por metales estarán cerca de los actuales motores de combustión interna de combustibles fósiles, lo que los convierte en una tecnología atractiva para una futura sociedad baja en carbono'.



A pesar del potencial real del metal en polvo, existen algunas barreras sustanciales de entrada que las relaciones públicas de McGill realmente no abordan. El primer problema es que, si bien los metales en polvo son bastante eficientes en términos de energía específica por litro, no se comparan bien en términos de energía específica por kilogramo. Esto es particularmente cierto en el caso del hierro, que a menudo se utiliza como fuente de combustible de reemplazo gracias a su abundancia y bajo costo. Otros metales, como el aluminio, son increíblemente explosivos en forma de polvo y no son una opción para una combustión estable.

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El otro problema con el uso propuesto de metal en polvo como fuente de combustible primaria es que requeriría una gran inversión en infraestructura en equipos pesados ​​de minería, inversiones que, en sí mismas, no serían neutras en carbono. Por supuesto, esto es cierto sin importar el enfoque que adoptemos, ya que la minería de litio tampoco es exactamente neutra en carbono, pero los procesos necesarios para convertir el mineral de hierro en las partículas de grano fino necesarias para usarlo como combustible requerirían energía adicional. y por encima de la fundición simple. El equipo de investigación no aborda esto en absoluto, más allá de señalar que 'algunas técnicas novedosas pueden evitar las emisiones de dióxido de carbono asociadas con la producción tradicional de hierro utilizando carbón'.

Traducido libremente, eso significa: 'Nadie ha descubierto cómo hacer esto de una manera rentable'. Hemos visto problemas similares con las pilas de combustible de hidrógeno. Si bien, en teoría, el hidrógeno se puede producir mediante la electrólisis del agua utilizando energía proporcionada por recursos renovables, hacerlo no es ni remotamente competitivo en costos. El hidrógeno utilizado en vehículos de pila de combustible hoy en día, lo poco que queda se produce normalmente mediante la reforma del gas natural, un proceso decididamente no neutro en carbono.

Una de las dificultades intrínsecas de tratar de encontrar mejores alternativas a la infraestructura existente es que muchas mejoras solo abordan un aspecto del ecosistema total. Idealmente, incluso estos avances modestos se pueden utilizar para reducir el impacto ambiental de todo el sistema, pero con demasiada frecuencia, los costos y las dificultades se descargan en otras áreas.

El metal en polvo tiene algunas ventajas interesantes y podría proporcionar una alternativa en ciertos casos de uso, pero es difícil imaginar que la tecnología emerja como un competidor serio en este momento. Después de todo, GM una vez demostró (y predijo con seguridad) que los vehículos funcionarían con polvo de carbón de la consistencia de la harina, o incluso carbón licuado para el cambio de siglo.

¡El futuro es ahora! A menos que no sea

¡El futuro es ahora! A menos que no lo sea.

Hasta ahora, eso no ha funcionado exactamente.

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