¿El polvo de magnesio es un futuro combustible renovable para nuestros coches?

Hace unos diez años, aparecieron soluciones para reemplazar los automóviles diésel o de gasolina, que se consideran muy contaminantes. Pero hasta el momento, no existe ninguna alternativa que cumpla plenamente con los requisitos para este modo de transporte. El coche eléctrico ha sido criticado por ofrecer muy poca autonomía y una gestión demasiado compleja de las baterías caducadas. Biocombustibles de primera generación, balance energético débil y competencia por la producción de alimentos. Y para los coches propulsados ​​por hidrógeno, los altos costes de las tecnologías utilizadas, los problemas de funcionamiento seguro y la producción actual que emite mucho dióxido de carbono. Entonces, ¿qué combustible se debe proporcionar para el desempeño, la viabilidad económica, la autonomía y el respeto por el medio ambiente?

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Ciertos minerales pueden cumplir con estos criterios. Entre ellos, el magnesio es uno de los elementos más abundantes en la corteza terrestre. En forma de polvo, es fácil de transportar y sobre todo un combustible renovable: los óxidos de metales sólidos producidos durante la combustión se pueden reciclar. “Esta es una de las grandes ventajas sobre el hidrógeno y los biocombustibles”, confirma el Dr. Ing. Idris Laraki, cuya investigación se ha centrado en el desarrollo de este innovador motor.

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¿Cómo funciona un motor de magnesio?

El polvo de magnesio, gris antes de la combustión, es ligeramente más fino que la arena y se obtiene triturando previamente el mineral. A diferencia de la gasolina o el diésel, requiere un motor cuya cámara de combustión se encuentre fuera de la cámara del pistón, para evitar atascar el cilindro con las partículas producidas. Un ejemplo de motor de combustión externa es el motor Stirling (llamado así por su inventor).

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El principio es simple: la cámara de combustión está diseñada para encerrar la llama de magnesio para que no se mueva, con el fin de recuperar la radiación de partículas y gases calientes. Tal combustión conduce al calentamiento de un gas inerte en la cámara del pistón, que no entra en contacto directo con la llama (a diferencia de los motores de combustión interna). Bajo la influencia del calor, el gas se expande y estimula un pistón intermedio que se mueve en el cilindro, que, a su vez, enciende el pistón del motor. Este motor térmico funciona continuamente para recargar la batería y él mismo alimenta los motores eléctricos que impulsan las ruedas. Por tanto, es un motor de serie híbrido: térmico (recarga una pequeña batería) y eléctrico (impulsa el coche hacia adelante).

Durante la combustión, los óxidos metálicos (todos sólidos) se extraen mediante un sistema de filtración. Se reciclará en una planta estacionaria con energía renovable intermitente: las partículas de óxido de MgO se descomponen por electrólisis para obtener magnesio en un lado y oxígeno (que se filtra en el aire). Entonces el polvo es casi completamente reciclable. “Si la eficiencia de reciclaje general es del 99%, la misma masa de combustible se puede reutilizar 100 veces. Si el rendimiento es del 99,9%, será 1000 veces”, dice el ingeniero. De modo que el combustible se puede reciclar un gran número de veces antes de tener que extraer el magnesio del suelo o agua salada para complementarlo.

Extracto de la tira cómica “Science in Bubbles”. Créditos: Fête de la Science 2020. Peb & Fox Graphics “.

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Polvo de magnesio: un combustible de múltiples beneficios

La principal ventaja de este tipo de combustible es sin duda su carácter renovable. Un ciclo virtuoso evita la mineralización excesiva del suelo para extraer minerales. Además, el polvo de magnesio no emite dióxido de carbono por combustión. Lo que se libera son óxidos de nitrógeno y dinitrógeno, cuya cantidad no excede los estándares ambientales; y algo de oxígeno sin reaccionar. A diferencia de un automóvil totalmente eléctrico, ofrece una autonomía similar a la de un motor de gasolina o diésel, gracias a su alta densidad energética. Y a diferencia del hidrógeno, que necesita una presión de 700 bar, el polvo de magnesio ocupa fácilmente un volumen equivalente a la gasolina o el diésel en el depósito.

Finalmente, este combustible constituye un medio de almacenamiento indirecto de energía solar: las plantas de reciclaje de óxidos metálicos se alimentan con la ayuda de paneles solares o turbinas eólicas, y el polvo resultante, indirectamente, constituye una “reserva” .. energía limpia.

¿Combustible cero defectos, entonces? En este punto de la investigación, sí. Pero esta tecnología aún no está desarrollada, y la velocidad de su desarrollo dependerá de que gane visibilidad con los actores e instituciones energéticos en los próximos años.

“El primer desafío es crear un sistema completo de filtración de recuperación de partículas para reciclaje”, plantea Idris Laraki, quien lidera el primer trabajo de investigación sobre un prototipo de aplicación automotriz en el Laboratorio de Gestión Ambiental y de Riesgos en Mulhouse. La limitación es doble: filtrar tantas partículas como sea posible, en la menor cantidad de espacio.

“Estamos trabajando en una filtración similar a la de las aspiradoras, tipo ciclón: el flujo es muy rápido dentro del sistema, lo que permite que los óxidos se depositen en el fondo del tanque”, explica el ingeniero. Hasta la fecha se conserva el 98% de las partículas. El desafío ahora es lograr obtener el último dos por ciento …

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Precio, alcance, ¿cómo sería un automóvil impulsado por magnesio?

Muy concretamente, el usuario de un automóvil que contenga polvo de magnesio podrá “repostar” en una planta convencional que se convierte en magnesio. Uno puede imaginar que una tubería bombea polvo metálico al interior del automóvil, mientras absorbe los últimos óxidos metálicos que se almacenarán en la estación. Luego se transporta (¿en camiones de magnesio?) A plantas de reciclaje mediante electrólisis suministrada con energía renovable, antes de ser devuelto a las plantas en forma de polvo mineral. Todavía tenemos que crear estas infraestructuras. “Podemos integrar muy bien las reservas de pólvora en las estaciones de servicio existentes”, sugiere el investigador.

En cuanto al volumen, según el coche, de 40 a 60 litros deberían bastar para alimentar el coche: el equivalente a un depósito lleno de gasolina o diésel.

¿Y el precio? “El magnesio no es un metal raro, se estima que no será más caro que un tanque lleno de gasolina, y mucho más barato que el hidrógeno”, dice el especialista. Sin embargo, es difícil determinar un parámetro exacto, ya que la tecnología aún no se ha difundido.

¿Cuándo pueden aparecer los primeros coches propulsados ​​por magnesio? “Espero que los primeros prototipos aparezcan en 10 o 15 años. Pero todo dependerá del interés financiero y tecnológico de los fabricantes y empresas por este nuevo combustible”, resume el ingeniero.

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