La poussière de fer s'enflamme à l'heure prévue express

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La poussière de fer brûle comme un minuscule feu d'artifice : flash, chaleur, étincelles. Pour que ce feu d'artifice devienne un combustible sûr pour les centrales électriques, il faut savoir exactement quand et comment une particule s'enflamme. Jusqu'à présent, les ingénieurs agissaient à l'aveugle : ils voyaient que la poudre brûlait, mais ne pouvaient pas regarder à l'intérieur d'un grain individuel.

Dans cette nouvelle étude, des physiciens ont dirigé un laser et une caméra ultra-rapide sur des billes de fer individuelles de quelques dizaines de micromètres (plus fines qu'un cheveu humain). La caméra prenait un million d'images par seconde, et le laser mesurait la température de la particule à chaque instant. Il s'avère qu'avant l'inflammation, la particule passe par trois étapes distinctes, comme un alpiniste qui installe trois camps de base avant le sommet. D'abord, la fine pellicule d'oxyde à la surface fond — cette rouille qui recouvre toujours le fer. Ensuite, à l'intérieur du métal, les atomes se réorganisent d'un empilement à un autre, et la température se fige un instant. Enfin, le fer lui-même fond, et ce n'est qu'après cela que commence la combustion vive.

Les scientifiques ont construit un modèle mathématique qui prédit ces durées pour des particules de différents diamètres. Le modèle concorde avec l'expérience à quelques pour cent près. Désormais, les concepteurs de brûleurs à fer peuvent calculer à l'avance à quelle température et avec quel débit d'oxygène des particules d'une taille donnée s'enflammeront complètement et ne s'éteindront pas en cours de route. C'est un pas vers une énergie où, au lieu du charbon et du gaz, on brûle de la poussière de fer recyclable — sans émissions de dioxyde de carbone, avec des cendres d'oxyde de fer que l'on peut à nouveau réduire en métal.