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Feb 04, 2024

L'ESA sta testando il modo in cui il ferro brucia in assenza di gravità

Cosa succede quando si brucia il ferro nello spazio? Per scoprirlo, l’Agenzia spaziale europea sta bruciando polvere di ferro in condizioni di microgravità. Non lo fanno per il gusto di farlo, ma per capire qualcosa chiamato

Cosa succede quando si brucia il ferro nello spazio? Per scoprirlo, l’Agenzia spaziale europea sta bruciando polvere di ferro in condizioni di microgravità. Non lo fanno per il gusto di farlo, ma per capire qualcosa chiamato "combustione discreta". Si scopre che questo processo potrebbe consentire fornaci più efficienti per la combustione del ferro proprio qui sulla Terra. Potrebbe eventualmente unirsi ad altre fonti di energia rinnovabile come un modo per combattere il rilascio di gas serra nella nostra atmosfera.

Quindi, perché bruciare il ferro? In astrofisica, quando una stella estremamente massiccia arriva alla fase di “combustione del ferro”, si verifica una catastrofe sotto forma di supernova. Questo perché per consumare il ferro nel nucleo della stella è necessaria più energia di quella che la stella può emettere. Ma “bruciare” il ferro in microgravità è un processo chimico diverso.

Quando bruci qualcosa, stai aggiungendo ossigeno al materiale che vuoi bruciare. Il processo emette calore, oltre ad altri sottoprodotti. Se stai bruciando legna o qualcosa del genere, i sottoprodotti sono ceneri e anidride carbonica (un gas serra).

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Quando la polvere di ferro (o altro metallo) brucia, reagisce con l'aria per formare ossidi. Nel processo, creano molta energia (e luce). Nel caso del ferro, i residui sono fondamentalmente ossido di ferro, la buona vecchia ruggine. Inoltre, le persone possono rielaborare la ruggine per rimuovere l'ossigeno. In sostanza, ottieni il ferro indietro. Non viene prodotta anidride carbonica e nel processo non compaiono altri gas pericolosi.

"Il modo migliore per ridurre le emissioni di carbonio nell'atmosfera è non emetterlo affatto", ha spiegato l'ingegnere dell'ESA Antonio Verga, che ha lavorato agli esperimenti del team a bordo dei razzi sonda TEXUS.

Molti di noi hanno sperimentato la combustione dei metalli quando accendevamo i fuochi d'artificio o giocavamo con le stelle filanti durante le celebrazioni natalizie. Questi sono ottimi giocattoli, ma sono anche mini-fonti di energia. Cosa succede se si aumentano tali processi di combustione del ferro e dei metalli? Ottieni calore ed energia su scala molto più ampia. Questo è ciò che gli scienziati dell'ESA volevano testare, per ragioni legate alla futura esplorazione della Luna e oltre.

Per testare il processo di combustione del ferro, l’agenzia ha inviato una serie di voli parabolici su aerei a gravità zero e lanci di razzi. I “forni” di bordo contenevano polvere di ferro che fluttuava libera e si accendeva discretamente. Una combustione così discreta è rara qui sulla Terra, ma vale la pena studiarne la fisica per l’uso spaziale. L'idea era di vedere se la combustione discreta potesse essere una tecnologia utile in luoghi come le basi lunari. Per avere un'immagine mentale del processo, pensa a un incendio boschivo in cui un albero brucia e poi, quando la situazione diventa abbastanza calda, il fuoco salta su un albero vicino.

Le telecamere ad alta velocità hanno catturato viste degli esperimenti a bordo dell'aereo e dei razzi. Le immagini e i dati sono stati poi inseriti in modelli computerizzati che gli scienziati stanno utilizzando per capire se sono possibili impianti che bruciano il ferro in vari ambienti.

A molte persone i processi di combustione dei metalli potrebbero sembrare insoliti, quasi fantascientifici. Non è un'idea completamente nuova, però. Un'intera comunità di ricercatori sta studiando il processo qui sulla Terra per la produzione di energia sostenibile. E non è una novità per il settore. Nei Paesi Bassi, il birrificio della famiglia Swinkels ha adottato la combustione del ferro diversi anni fa per convertire il processo di produzione della birra dai combustibili fossili a un processo più ecologicamente sostenibile.

Nello spazio, sebbene non ci siano ancora colonie o stazioni sulla Luna, gli scienziati dell’ESA vedono un momento in cui anche lì saranno necessari impianti energetici sostenibili che bruciano metalli. Uno scenario possibile è quello di utilizzare l’energia solare per produrre polvere di alluminio e silicio dai minerali lunari e ottenere idrogeno e ossigeno dal ghiaccio lunare. L’idrogeno verrebbe utilizzato per convertire la polvere lunare ad alto contenuto di ferro e titanio per produrre acqua e polvere di ferro. Le polveri metalliche e l'ossigeno dell'acqua ghiacciata potrebbero essere trasformati in propellenti per razzi o trasporti via terra e il sottoprodotto dell'acqua diventa acqua potabile.