ESA

Tout brûle. Avec le bon environnement, toute matière peut brûler en ajoutant de l’oxygène, mais trouver le bon mélange et générer suffisamment de chaleur permet à certains matériaux de brûler plus facilement que d’autres. Les chercheurs intéressés à en savoir plus sur un type d’incendie appelé combustion discrète ont utilisé les installations expérimentales en microgravité de l’ESA pour enquêter.

Dans une série de vols paraboliques et de fusées-sondes lancées depuis la Suède, une équipe du professeur Jeffrey Bergthorson de l’Université McGill au Canada et de l’Université de technologie d’Eindhoven aux Pays-Bas a étudié la combustion de poudre de fer en apesanteur. Leurs recherches étaient de la physique pure, les scientifiques voulaient en savoir plus sur la combustion discrète où les flammes ne brûlent pas à travers le carburant en continu mais sautent d’une source de combustible à une autre. Cette forme de feu ne se produit guère naturellement sur Terre, mais un exemple est un feu de forêt où un arbre brûle complètement et le feu saute à l’arbre suivant lorsque la température augmente suffisamment pour la combustion.

La combustion de la poussière de fer lors d’expériences sur des avions zéro-g et des vols de fusées a permis aux particules de fer de flotter et de s’enflammer discrètement. Des caméras à haute vitesse ont capturé le spectacle et ont permis aux chercheurs de mieux comprendre le phénomène, résultant en des modèles informatiques qui ont montré les conditions idéales pour brûler le carburant sur Terre.

Grâce à la nouvelle compréhension rendue possible par la recherche en microgravité, il est devenu possible de construire des fours à fer efficaces et pratiques.

L’avantage de brûler du fer est dû à la chimie. Essentiellement, la combustion de carburant est le processus de transformation d’un matériau en ajoutant des atomes d’oxygène. C’est pourquoi le carburant à base de carbone produit le dioxyde de carbone lorsque deux atomes d’oxygène sont ajoutés au combustible à base de carbone tel que le bois, le charbon ou le pétrole. Avec le fer, le produit restant après la combustion est l’oxyde de fer, plus communément appelé rouille. Aucun dioxyde de carbone n’est produit et le fer rouillé peut être facilement collecté car il ne forme pas de gaz – le fer brûlant n’émet aucun gaz nocif.

La rouille du fer peut même être traitée pour éliminer l’oxygène et le renvoyer sous forme de fer à l’aide d’hydrogène. En utilisant de l’électricité provenant de sources durables, le fer comme combustible peut devenir un stockage d’énergie circulaire et recyclable à l’infini.

Une usine de démonstration est déjà opérationnelle à Budel, près d’Eindhoven, aux Pays-Bas, utilisant le fer comme source de combustible, ce générateur peut produire 1 MW de vapeur dans une unité qui se trouve dans un entrepôt. Une telle centrale à fer pourrait produire beaucoup plus d’énergie.

De nombreuses start-ups poursuivent déjà ce carburant décarboné pour alimenter les usines et les processus industriels.

Alors que les agences spatiales se préparent à construire des avant-postes lunaires durables, fournir de l’énergie aux astronautes sur la Lune n’est qu’un des défis à surmonter. Le carburant métallique pourrait être une solution. En utilisant l’énergie solaire, non seulement des poudres d’aluminium et de silicium peuvent être produites à partir de minéraux lunaires, mais aussi de l’hydrogène et de l’oxygène peuvent être exploités à partir de la glace lunaire. L’hydrogène peut ensuite être utilisé pour convertir la poussière lunaire riche en fer et en titane pour produire de l’eau et de la poudre de fer. Les poudres métalliques et l’oxygène de la glace d’eau peuvent être utilisés comme propulseurs pour les fusées ou le transport terrestre et l’eau sous-produit peut même être utilisée comme eau potable.

Ce processus peut sembler de la science-fiction aujourd’hui, mais l’utilisation du fer comme source de carburant sur Terre a commencé comme une idée il y a seulement une décennie. Aujourd’hui, la communauté des combustibles métalliques regroupe des centaines de scientifiques et d’ingénieurs du monde entier et constitue une technologie phare pour les carburants alternatifs sans carbone. Dans un avenir pas si lointain, vous pourriez faire fonctionner votre voiture ou votre maison sur du fer!

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