Новата желязна ера: Металите като гориво с нулеви емисии

„Новата желязна ера: Желязото като гориво с нулеви емисии

Малко хора знаят, че металите са отлично гориво. Както показва приложената графика, алуминият и желязото имат много по-добра обемна енергийна плътност от всяко конвенционално гориво.Неслучайно желязото е сред най-предпочитаните горива там, където минималният обем има значение - в ракетите например.

Изгарянето на прахообразно желязо се очертава като една от най-необичайните, но и обещаващи технологии за производство на топлина и енергия без въглеродни емисии. Докато металните блокове трудно се възпламеняват, железният прах гори интензивно и отделя големи количества топлина. Вместо въглероден диоксид при горенето се образува железен оксид (ръжда), който може да бъде възстановен обратно до метално желязо с помощта на чиста електроенергия или зелен водород. Това превръща желязото в практически многократно използваем енергиен носител.

Интересът към технологията нараства бързо. Стартиращи компании и научни центрове в Нидерландия, Германия, Канада и Франция вече разработват демонстрационни и пилотни инсталации. Сред най-напредналите е нидерландската компания RIFT, която експлоатира тестов котел с мощност 1 MW, отопляващ стотици домакинства. След изгарянето железният оксид се събира и чрез реакция със зелен водород отново се превръща в желязо, което може да бъде използвано повторно.

Желязото има редица предимства като гориво. То е вторият най-разпространен метал в земната кора и е сравнително евтино. По обем съдържа около два пъти повече енергия от въглищата и малко повече от дизела и бензина. Освен това е значително по-безопасно за транспортиране и съхранение от водорода, който изисква високо налягане или много ниски температури. За разлика от алуминия, който гори прекалено бурно и образува трудно улавяеми наночастици, желязото гори при температури, близки до тези на въглищата и природния газ. Това позволява съществуващи въглищни котли сравнително лесно да бъдат преоборудвани за работа с железен прах.

Най-перспективното приложение е декарбонизацията на индустриалната топлина. Производството на цимент, стомана, химикали и хранителни продукти изисква високи температури, които днес се осигуряват предимно чрез изгаряне на изкопаеми горива. Според изследователите именно тези отрасли могат първи да се възползват от технологията. Анализите показват, че преоборудването на съществуващи въглищни централи може да струва около 10% от първоначалната им инвестиционна стойност.

Освен като гориво желязото може да служи и като средство за дългосрочно съхранение на възобновяема енергия. Излишната електроенергия от слънчеви и вятърни паркове може да се използва за възстановяване на желязото от железния оксид, а натрупаното „метално гориво“ да бъде използвано по-късно при нужда от топлина или електричество. Това би допълнило батериите и водородните технологии, особено в държави, които не разполагат с добри възможности за съхранение на водород.

Пред технологията обаче стоят и сериозни предизвикателства. За да бъде наистина климатично неутрална, регенерирането на желязото трябва да се извършва със зелен водород или чрез електрохимични процеси, захранвани с възобновяема електроенергия. Освен това учените работят върху подобряване на стабилността на горенето, ограничаване на емисиите от железни наночастици и поевтиняване на производството на железен прах.

Най-големите препятствия засега не са технически, а икономически и политически. Евтините и изобилни въглища и природен газ остават най-високата бариера. Няма голям енергиен потребител, който с лека ръка да подмине ниската им цена и наличната инфраструктура за добив, складиране, пренос и изгаряне. Това затруднява навлизането на новото гориво, а технологията остава малко позната извън научните среди. Въпреки това някои изследователи са убедени, че ако развитието на възобновяемата енергия и зеления водород продължи, желязото може да се превърне във важен елемент от бъдещата енергийна система и да даде начало на една истинска „нова желязна ера“.

Засега обаче всичко това остава по-скоро в сферата на пожеланията и фантастиката...“