철분은 재생 가능한 이산화탄소로서 최초의 산업 테스트를 통과했습니다.

간단한 질문: 화석 연료로 인한 기후 변화 악몽 전체를 억제하고 대신 에너지원으로 다른 것을 태울 수 있다면 어떨까요? 보너스로, 만약 다른 것이 지구상에서 가장 흔한 요소 중 하나라면 어떨까요?

간단한 대답: 철을 태워보자.

철괴에 불을 붙이는 것은 그만한 가치가 있는 것보다 더 큰 문제일 수 있지만, 공기와 섞인 고운 철분은 가연성이 높습니다. 이 혼합물을 태우면 철이 산화됩니다. 탄소 연료는 CO2로 산화되는 반면, 철 연료는 Fe2O3로 산화되어 녹에 불과합니다. 녹의 좋은 점은 연소 후에 포착될 수 있는 고체라는 것입니다. 그리고 이것이 전체 사업의 유일한 부산물입니다. 철 가루가 들어가고 열과 녹 가루 형태의 에너지가 나옵니다. 철의 에너지 밀도는 약 11.3kWh/L로 휘발유보다 좋습니다. 비에너지는 1.4kWh/kg으로 상대적으로 열악하지만, 이는 주어진 에너지 양에 대해 철분말이 휘발유보다 약간 적은 공간을 차지하지만 거의 10배 더 무겁다는 것을 의미합니다.

즉, 자동차에 전원을 공급하는 데 적합하지 않을 수도 있습니다. 아마도 집에도 난방이 되지 않을 것입니다. 그러나 현재 테스트 중인 산업 분야에는 이상적일 수 있습니다.

TU 아인트호벤 연구진은 지난 수년간 실용적인 연료로 철분말을 개발해 왔으며, 지난달 네덜란드의 한 양조장에 철분말 가열 시스템을 설치해 저장된 에너지를 모두 맥주로 바꾸고 있다. 전기는 많은 산업 분야(양조 포함)에 필요한 종류의 열을 효율적으로 생산할 수 없기 때문에 철분은 녹만 남고 실행 가능한 탄소 제로 옵션입니다.

그러면 그 녹은 어떻게 되나요? 철은 단순히 소비되는 연료가 아니라 재충전이 가능한 에너지 저장 장치이기 때문에 상황이 더욱 영리해집니다. 그리고 재충전하려면 Fe2O3를 모두 가져와서 산소를 제거하고 다시 Fe로 바꿔서 다시 연소할 준비를 하세요. 이것을 하는 것은 쉽지 않지만, Fes에서 Os를 떼어내는 데 필요한 에너지와 작업의 대부분은 다음에 Fe를 태울 때 다시 돌아옵니다. 아이디어는 동일한 다리미를 배터리처럼 반복해서 사용하고 방전하고 재충전할 수 있다는 것입니다.

철분의 연소는 연소관의 유리를 통해 볼 수 있습니다. 사진: Bart van Overbeeke

철연료의 탄소 제로 특성을 유지하려면 재충전 과정도 탄소 제로가 되어야 합니다. 녹을 다시 철로 바꾸기 위해 전기를 사용하는 다양한 방법이 있으며, TU/e ​​연구원이 이끄는 컨소시엄은 뜨거운 수소 환원(산화철과 수소를 철과 물로 바꾸는)을 기반으로 하는 세 가지 다른 기술을 탐색하고 있습니다. 그들은 이메일로 우리에게 다음과 같이 설명했습니다.

물론, 용광로나 원자로를 가동하는 데 필요한 열과 수소 생산에는 에너지가 필요하지만 재생 가능한 에너지원에서 얻을 수 있는 것은 그리드 에너지입니다.

철 연료를 재생하는 데 수소가 필요한 경우, 우선 수소를 탄소 제로 연료로 사용하지 않는 이유는 무엇입니까? 수소의 문제는 에너지 저장 매체로서 처리하기가 매우 성가시다는 것입니다. 왜냐하면 유용한 양의 수소를 저장하는 것은 일반적으로 고압과 극한의 추위를 수반하기 때문입니다. 녹 제거 공장과 같은 지역화된 산업 환경에서는 큰 문제가 아니지만 일단 배포하려고 하면 정말 골치 아픈 일이 됩니다. 반면 철분은 취급이 안전하고 무기한 보관이 가능하며, 철도 등 기존 벌크선을 이용해 쉽게 이동할 수 있습니다.

이것이 미래가 무게가 주요 관심사가 아니고 녹 수집이 가능한 응용 분야에 있을 것으로 보이는 이유입니다. TU/e 연구원들은 산업용 열 발생(결국 철분을 연소하기 위해 석탄 화력 발전소를 개조하는 것을 포함할 것임) 외에도, 매우 더러운 탄소 배출자인 대형 화물선의 연료로 철분을 사용할 수 있는지 여부를 조사하고 있습니다. 그것은 또한 많은 무게를 지탱하도록 설계되었습니다.