鉄粉が再生可能な二酸化炭素として最初の工業試験に合格

単純な質問: 化石燃料による気候変動の悪夢全体を抑制し、代わりに何か他のものをエネルギー源として燃やすことができたらどうなるでしょうか? おまけに、それが地球上で最も一般的な元素の 1 つであるとしたらどうなるでしょうか?

簡単な答え: 鉄を燃やしましょう。

鉄のインゴットに火をつけるのは、おそらくその価値よりも面倒ですが、空気と混合した細かい鉄粉は非常に可燃性です。 この混合物を燃やすと鉄が酸化します。 炭素燃料は酸化して CO2 になりますが、鉄燃料は酸化して単なる錆である Fe2O3 になります。 錆の良い点は、それが燃焼後に捕捉できる固体であることです。 そして、それが事業全体の唯一の副産物です。鉄粉が入って、熱とさび粉の形でエネルギーが出てきます。 鉄のエネルギー密度は約 11.3 kWh/L で、​​ガソリンよりも優れています。 その比エネルギーは 1.4 kWh/kg と比較的貧弱ですが、これは、一定のエネルギー量の場合、鉄粉が占めるスペースはガソリンよりわずかに小さいですが、重量はほぼ 10 倍になります。

つまり、車に電力を供給するのには適していない可能性があります。 おそらく家も暖まらないでしょう。 しかし、それは現在試されている業界にとっては理想的かもしれない。

アイントホーフェン工科大学の研究者らはここ数年、実用的な燃料として鉄粉の開発を進めており、先月オランダのビール醸造所に鉄粉加熱システムを設置し、蓄えられたエネルギーをすべてビールに変えている。 電気では多くの産業用途 (醸造を含む) に必要な種類の熱を効率的に生成できないため、錆だけが残る鉄粉は実行可能なゼロカーボン オプションです。

それで、その錆はどうなるのでしょうか？ ここが賢いところです。鉄は消費されるだけの燃料ではなく、再充電できるエネルギー貯蔵庫でもあるからです。 そして、それを再充電するには、Fe2O3 をすべて取り出し、酸素を取り除き、それを Fe に戻し、再び燃焼できるようにします。 これを行うのは簡単ではありませんが、これらのOをFesからこじ開けるのに必要なエネルギーと労力の多くは、次回Feを燃やすときに戻ってきます。 そのアイデアは、バッテリーと同じように放電して再充電することで、同じアイロンを何度も使用できるということです。

鉄粉の燃焼は、燃焼管内のガラスを通して見ることができます。写真: Bart van Overbeeke

鉄燃料のゼロカーボンの性質を維持するには、再充電プロセスもゼロカーボンでなければなりません。 錆を鉄に戻すために電気を使用するさまざまな方法があり、TU/e の研究者が率いるコンソーシアムは、熱水素還元 (酸化鉄と水素を鉄と水に変える) に基づいた 3 つの異なる技術を研究しています。彼らは私たちに電子メールで次のように説明してくれました。

もちろん、水素の生成と、炉や原子炉の稼働に必要な熱の両方にエネルギーが必要ですが、それは再生可能資源から得られるグリッド エネルギーです。

鉄燃料の更新に水素が必要な場合、明らかな疑問は、そもそもなぜ水素をゼロカーボン燃料として使用しないのかということです。 水素の問題は、エネルギー貯蔵媒体として、有効量の水素を貯蔵するには一般に高圧と極度の低温が必要となるため、扱いが非常に面倒なことです。 局地的な産業環境 (防錆工場で行うような) では、これはそれほど大きな問題ではありませんが、配布しようとすると、非常に頭の痛い問題になります。 一方、鉄粉は安全に取り扱うことができ、無期限に保管でき、レールなどの既存のばら積み貨物船で簡単に移動できます。

だからこそ、その将来は、重量が主な関心事ではなく、錆の回収が可能な用途に期待されるのです。 工業用熱の発生（最終的には代わりに鉄粉を燃やすための石炭火力発電所の改修が含まれる）に加えて、TU/eの研究者らは、異常に汚れた炭素排出物である大型貨物船の燃料として鉄粉を使用できるかどうかを研究している。かなりの重量を運ぶように設計されています。