Os combustíveis metálicos em pó são apenas um flash na panela?

Não é nenhum segredo que os combustíveis fósseis estão rapidamente se extinguindo. À medida que a tecnologia avança, eles desaparecem cada vez mais rápido. Muitas das nossas atuais dependências de combustíveis fósseis estão associadas a aplicações de alta energia, como o transporte. Dado que é improvável que o transporte global alguma vez entre em declínio por qualquer razão que não seja a própria escassez de combustível, é imperativo que encontremos algo que possa replicar a elevada densidade energética dos combustíveis fósseis. Ou isso, ou voltar à prancheta e mudar todo o escopo do transporte global.

A energia, especialmente a solar e a eólica, não pode ser criada em todo o mundo. Tradicionalmente, a energia é criada in situ e enviada para outros locais que dela necessitam. Todas as soluções propostas para vetores de energia com zero carbono – baterias e hidrogénio – têm os seus pontos fracos. As baterias são uma opção bastante segura, mas sua densidade de energia é muito baixa. A densidade energética do hidrogénio é maior, mas a sua inflamabilidade torna-o perigosamente volátil para armazenamento e transporte.

Recentemente, um grupo de pesquisadores da Universidade McGill, no Canadá, publicou um artigo explorando o uso de pós metálicos como nosso combustível com zero carbono do futuro. Embora os pós metálicos possam potencialmente ser utilizados como fontes de energia primária, a solução transitória que propõem é utilizá-los como fontes secundárias alimentadas por energia eólica e solar primária.

A ideia de usar combustível em pó como fonte de energia não é nova. Um dos protótipos de Rudolf Diesel do final do século XIX funcionou brevemente com pó de carvão, um recurso que era abundante nas minas do vale próximo do Ruhr. Depois de ligar o motor por menos de dez minutos, ele descobriu que o lodo já havia se acumulado e concluiu que era proveniente das cinzas produzidas durante a combustão. O pó de carvão foi testado mais detalhadamente na Alemanha e os resultados foram basicamente os mesmos: acúmulo de lama interna e maior taxa de desgaste. A pesquisa de carvão combustível começou nos EUA após a Segunda Guerra Mundial e se concentrou no uso de uma pasta de carvão feita com diesel. Ainda assim, as cinzas fizeram com que os anéis do pistão se desgastassem mais rapidamente.

Com o passar das décadas, as empresas de diesel experimentaram usar partículas introdutórias de carvão cada vez menores e também tentaram misturá-las com água em vez de diesel. Na década de 1980, o Departamento de Energia dos Estados Unidos lançou um programa para trabalhar com empresas de diesel na questão da lama de água e carvão. Uma dessas empresas, uma divisão da General Electric, tinha feito grandes progressos no início da década de 1990, mas nessa altura os preços do petróleo estavam a diminuir. O programa DoE foi encerrado.

O alumínio e outros metais são uma opção atraente de energia alternativa por alguns motivos. Mais importante ainda, eles têm uma alta densidade energética. Em parte, é por isso que o pó de alumínio é usado em fogos de artifício e foguetes. O metal pode ser usado para fazer ânodos de bateria, embora as baterias metal-ar tenham que ser muito maiores para competir com as densidades de potência das células de combustível tradicionais. Falando de forma mais engenhosa, os pós metálicos são usados ​​como combustíveis independentes para combustão direta, desde o nível da infraestrutura até os motores dos automóveis.

No entanto, há um problema com o uso direto de pós metálicos como combustível para motores de combustão interna. Assim como o pó e a lama de carvão, a combustão do pó de alumínio e ferro produz óxidos metálicos sólidos. Esses óxidos revestem o motor, desgastam-no mais rapidamente e, eventualmente, sujam os pistões.

A ironia é que esses óxidos metálicos sólidos são a chave para a renovabilidade. Eles podem ser coletados e reciclados em combustível em pó usando a infraestrutura existente sob energia eólica e solar. Mas quanto menores forem, mais difíceis serão de coletar. E realmente, a menos que a reciclagem seja realizada de forma eficiente, os pós metálicos não são realmente um bom substituto para o petróleo ou o diesel.

Os motores de combustão externa são uma aplicação melhor para combustível em pó metálico. O sistema de combustão pode fazer o trabalho sujo a uma distância segura. Ele pode filtrar os óxidos metálicos com um ciclone e enviar apenas calor limpo para o motor. Ainda mais promissor que o alumínio é o pó de ferro. Ele queima 1.000 graus Celsius mais frio que o alumínio e produz partículas de óxido maiores que são fáceis de coletar.