Molte industrie utilizzano processi ad alta intensità di calore che generalmente richiedono la combustione di combustibili fossili, ma una sorprendente alternativa ai combustibili verdi sta emergendo sotto forma di polveri metalliche. La polvere di ferro molto fine ed economica brucia facilmente alle alte temperature, rilasciando energia mentre si ossida in un processo che non emette carbonio e come unica emissione produce ruggine o ossido di ferro facilmente riciclabile.
Bruciare polvere di metallo come carburante sembra strano, molto più sorprendente è la fase successiva del processo, quella formazione di ruggine può essere rigenerata direttamente in polvere di ferro con l’applicazione di elettricità prodotta con il solare, il vento o altri sistemi di generazione di energia a zero emissioni di carbonio, in questo modo è completato un ciclo totalmente privo di carbonio. Il ferro agisce come una sorta di batteria pulita per i processi di combustione, caricandosi tramite uno dei numerosi mezzi tra cui l’elettrolisi e scaricando fiamme e calore.
Swinkels Family Brewers nei Paesi Bassi recentemente è diventata la prima azienda al mondo a mettere in atto questo processo su scala industriale. L’azienda ha collaborato con il Metal Power Consortium e i ricercatori dell’Università tecnologica di Eindhoven per installare un sistema di alimentazione ciclica del ferro presso il suo birrificio Bavaria in grado di fornire tutto il calore necessario per la produzione di circa 15 milioni di boccali di birra l’anno.
Peer Swinkels, CEO di Royal Swinkels Family Brewers, ha affermato:
«Siamo enormemente orgogliosi di essere la prima azienda a conduzione familiare a testare questo nuovo carburante su scala industriale; al fine di accelerare la transizione energetica investiamo in un’economia circolare e sostenibile perché pensiamo in termini di generazioni, non di anni. Uniamo questo modo di pensare con conoscenze di alta qualità in collaborazione con il Consorzio Metal Power. Attraverso questa tecnologia innovativa, vogliamo rendere il nostro processo di produzione della birra meno dipendente dai combustibili fossili. Continueremo a investire in questa innovazione».
La polvere di ferro essendo un mezzo di accumulo di energia pulita, facilmente bruciabile, ha il vantaggio di essere economica e abbondante, è facile da trasportare, ha una buona densità di energia, la sua alta temperatura di combustione fino a 1.800 °C, a differenza dell’idrogeno, non ha bisogno di essere raffreddato criogenicamente o di perdere energia durante i lunghi periodi di stoccaggio.
La ricerca pubblicata nella rivista Progress in Energy and Combustion Science, riporta che l’efficienza del ciclo energetico di andata e ritorno di questo sistema dipende dai processi utilizzati per immettere l’energia nel ferro nel processo di rigenerazione. L’elettrolisi ad alta efficienza dell’ossido di ferro può immagazzinare fino all’80% dell’energia in ingresso nel combustibile ferroso, una percentuale simile a quella che si ottiene con la moderna scissione dell’idrogeno.
Ci sono progetti più ambiziosi per questa tecnologia rispetto alla semplice attivazione di singole applicazioni industriali o anche solo applicazioni in cui l’uscita principale è il calore.
Chan Botter, Team Manager & Business Manager (dirige Solid un ambizioso team di studenti dell’Università di Tecnologia di Eindhoven, è un gruppo dedicato al progresso dei combustibili metallici), ha detto:
«Pur essendo orgogliosi di questa enorme pietra miliare, guardiamo anche al futuro, c’è già un progetto di aggiornamento che mira a realizzare un sistema da 1 MW in cui lavoriamo anche al miglioramento tecnico del sistema. Stiamo anche facendo progetti per un sistema da 10 MW che dovrebbe essere pronto nel 2024. La nostra ambizione è di convertire entro il 2030 le prime centrali a carbone in centrali a combustibile di ferro sostenibile».
L’utilizzo di questo tipo di processo ciclico per la produzione di energia elettrica potrebbe avvicinarsi a un’efficienza teorica di circa il 40%. Potrebbe sembrare un po’ strano generare energia rinnovabile e poi gettarne via il 60% sotto forma di inefficienti processi di generazione di turbine a vapore, ma questo può essere un modo flessibile ed economico per acquisire, distribuire e persino esportare l’energia rinnovabile che è generata in momenti sfavorevoli, quando non c’è richiesta di immetterla direttamente nella rete.
L’utilizzo della polvere di ferro attraverso l’infrastruttura di produzione di energia esistente, che potrebbe semplicemente richiedere un adattamento per affrontare un diverso processo di combustione, consentirebbe una rete elettrica per la combustione pulita e sostenibile ma sensibile al carico, che potrebbe funzionare su una scorta di materie prime facilmente immagazzinabile, proveniente da operazioni di rigenerazione di energia pulita e rinnovabile, o da un numero qualsiasi di operazioni di produzione industriale.
L’economia determinerà in ultima analisi fino a che punto questa idea arriverà, ovviamente rimane in discussione in questa fase iniziale. Il tipo di utilizzo della polvere di metallo è interessante da seguire, sembra avere dei vantaggi rispetto all’idrogeno, l’idroelettrico pompato, le batterie o lo stoccaggio di energia cinetica.
