Si hay que encontrar elementos que tuvieran especial protagonismo durante la revolución industrial estos debieron ser el hierro y el carbono. De la combustión del carbono se obtenía la energía que alimentaba todos los procesos y en combinación con el hierro permitía crear el acero.
Ahora la relación entre ambos elementos puede cambiar: el hierro se ha convertido en un candidato a sustituir al carbono. Una opción que puede ayudarnos a luchar contra las emisiones de dióxido de carbono que tanto preocupan a los expertos en clima.
Para entender estos cambios nos conviene explicar alguna cuestión referida a todo este proceso. “Quemar” no es más que desatar una reacción química (la combustión) que se da entre dos elementos (combustible y comburente y que libera energía, parte de ella en forma de calor. Los combustibles fósiles suelen estar compuestos de moléculas compuestas a su vez por carbono e hidrógeno.
Pero los hidrocarburos no son los únicos combustibles posibles. Por sorprendente que resulte, el hierro puede ser utilizado también como combustible en esta reacción. Al igual que en el caso de los hidrocarburos, el oxígeno es utilizado como comburente.
El residuo que ambos procesos dejan tras de sí también difiere. Mientras que la quema de hidrocarburos produce recombinaciones de los elementos implicados como óxido y dióxido de carbono o agua, al quemar hierro el residuo que queda es óxido de hierro, herrumbre, concretamente en la forma de óxido de hierro(III) o FE2O3.
Por supuesto no vale cualquier hierro para realizar este trabajo. Investigadores de la Universidad Técnica de Eindhoven trabajan con polvo de hierro elemental, es decir, pequeñas partículas de unos 50 micrómetros (el ancho de un cabello humano) de hierro puro.
La lógica energética del hierro
Este se mezcla con aire, y sólo queda lograr que la mezcla alcance la temperatura de ignición para que el proceso químico se desate. El calor desprendido puede utilizarse para calentar agua que puede a su vez ser utilizada en procesos industriales o para poner en marcha una turbina y lograr así energía eléctrica.
A diferencia de los gases resultantes de la combustión de gases como el dióxido de carbono, el óxido que el hierro deja atrás es sólido y por tanto fácil de tratar después. No solo eso, es también reciclable.
Para reciclar el óxido de hierro se debe realizar el proceso inverso. Si al combinar en una sola molécula oxígeno y hierro se liberaba energía, separar estos dos elementos requiere que “introduzcamos” esta energía de nuevo. Esto quiere decir que podemos utilizar el residuo para almacenar energía, convirtiéndolo de nuevo en polvo de hierro puro. Para ello se utiliza hidrógeno, que se "engancha" a los átomos de oxígeno, dejando los átomos de hierro por un lado y generando agua como residuo.
Hoy por hoy el almacenamiento eficiente y barato de energía es uno de los grandes retos energéticos a los que nos enfrentamos. Energías renovables como solar y eólica dependen de las condiciones meteorológicas y generan energía eléctrica que no puede almacenarse. La energía hidroeléctrica es la excepción en este sentido.
No solo es fácil almacenarla sino que también puede ser utilizada para almacenar energía de otras fuentes. Es más, las centrales de bombeo son por ahora la mejor herramienta con la que contamos para almacenar energía a gran escala.
El hierro es un metal muy abundante en la Tierra, y lo que es más contiene mucha energía. Su densidad energética es de 11,3 kilovatios-hora por litro (kWh/L), más que algunos hidrocarburos.
Sin embargo usar hierro tiene un inconveniente: su peso. Pese a su densidad energética, su energía específica, la energía que podemos obtener por unidad de masa, es de 1,4 kWh/kg. Esto implica que no veremos automóviles propulsados por hierro u hogares que lo utilicen para sustituir al gas, pero quizá sí fábricas e industrias e incluso barcos.
Una prueba piloto de este sistema comenzó a implementarse en una cervecera neerlandese y los expertos esperan poder ir escalando esta tecnología durante la próxima década.
Los desarrolladores aún tienen problemas por delante. Uno de ellos está en hacer que el proceso de reciclado sea totalmente efectivo. Por ahora no es posible saber si en el reciclado se han separado todas las moléculas de óxido de hierro para convertirlas en hierro elemental. Además, el hierro resultante se derrite, por lo que ha de reconvertirse en el granulado utilizado en el proceso.
Pese a la gran abundancia del hierro en nuestro planeta, este polvo o granulado no es sencillo de fabricar, el proceso en sí mismo requiere mucha energía. Esto tiene otra implicación, hay que evitar que éste se pierda en el proceso. Por eso es vital que el combustible y residuo no se pierdan en el proceso. Hasta que estos problemas no se solucionen no podremos hablar de un cambio en el paradigma en el modelo energético.
Imagen | Francisco Fernandes
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