El polvo de hierro se enciende según lo previsto exprés
El polvo de hierro arde como un pequeño castillo de fuegos artificiales: destello, calor, chispas. Para que este espectáculo se convierta en un combustible seguro para centrales eléctricas, hay que saber exactamente cuándo y cómo se enciende una partícula. Hasta ahora, los ingenieros trabajaban a ciegas: veían que el polvo ardía, pero no podían asomarse al interior de una sola mota.
En el nuevo estudio, los físicos dirigieron un láser y una cámara ultrarrápida hacia esferas individuales de hierro de decenas de micrómetros de diámetro (más finas que un cabello humano). La cámara tomaba un millón de imágenes por segundo, y el láser medía la temperatura de la partícula en cada instante. Resultó que, antes de la ignición, la partícula pasa por tres etapas bien definidas, como un montañero que atraviesa tres campamentos base antes de la cima. Primero se funde la fina película de óxido en la superficie —esa misma herrumbre que siempre cubre el hierro—. Luego, en el interior del metal, los átomos se reorganizan de un empaquetamiento a otro, y la temperatura se detiene por un instante. Finalmente, se funde el propio hierro, y solo entonces comienza la combustión brillante.
Los científicos construyeron un modelo matemático que predice estos tiempos para partículas de distintos diámetros. El modelo coincidió con el experimento con una precisión de unos pocos por ciento. Ahora, los diseñadores de quemadores de hierro pueden calcular de antemano a qué temperatura y con qué suministro de oxígeno se encenderán por completo partículas de un tamaño dado y no se apagarán a mitad de camino. Es un paso hacia una energía en la que, en lugar de carbón y gas, se queme polvo de hierro reciclable, sin emisiones de dióxido de carbono y con cenizas en forma de óxido de hierro que pueden reducirse de nuevo a metal.
La película de óxido en la superficie del hierro se funde a unos 1370 °C, mientras que el propio hierro lo hace a 1538 °C. La diferencia es de solo 168 grados, pero es precisamente esa diferencia la que determina la rapidez con que se enciende la partícula.