Hierro, combustible industrial del futuro

Más del 40% de las emisiones mundiales de CO2 proceden de procesos que consumen mucha energía: algunos procesos industriales, la generación eléctrica o incluso la calefacción urbana. A pesar de que estas industrias intentan alcanzar la neutralidad de carbono, no pueden conseguirlo. Sencillamente, porque no hay tecnologías limpias adecuadas disponibles.

Fuentes como el sol y el viento pueden generar una cantidad abundante de electricidad renovable. Sin embargo, esta energía no siempre está presente en el momento en que se necesita, en el lugar adecuado o en el medio requerido, por lo que no se puede utilizar en estos procesos. 

Se necesita, por tanto una tecnología innovadora para afrontar realmente el reto del almacenamiento de energía a gran escala. La solución del combustible de hierro es una de esas tecnologías.

¿Por qué se ha escogido el hierro?

¿Qué tecnología se emplea?

La técnica se basa en un principio circular en el que se utiliza polvo de hierro como medio de almacenamiento de energía. El polvo fino de hierro mezclado con aire es altamente combustible. Cuando se quema esta mezcla, se oxida el hierro. Mientras que un combustible de carbono se oxida en CO2, un combustible de hierro se oxida en Fe2O3, que es simplemente óxido.

¿Y qué pasa con todo ese óxido? Aquí es donde reside la clave.  El hierro no es sólo un combustible que se consume: es un almacenamiento de energía que puede recargarse. Y para recargarlo, se toma todo ese Fe2O3, se le quita el oxígeno y se vuelve a convertir en Fe, listo para ser quemado de nuevo.

La idea es que se pueda utilizar el mismo hierro una y otra vez, descargándolo y recargándolo como se haría con una batería. De este modo, el combustible de hierro ofrece un método revolucionario para almacenar energía de forma circular y sin emisiones de carbono.

Sin embargo esta técnica tiene limitaciones, ya que aunque el hierro tiene una densidad energética de unos 11,3 kWh/L,  mejor que la de la gasolina, su densidad energética específica es relativamente pobre, 1,4 kWh/kg, lo que significa que para una cantidad determinada de energía, el polvo de hierro ocupará menos espacio que la gasolina, pero será casi 10 veces más pesado. Por tanto, el combustible de hierro es más interesante para aplicaciones en las que se desea una gran cantidad de energía para poco volumen y en las que el peso no es importante. Es decir, las aplicaciones más viables son los procesos industriales, las centrales eléctricas y los sistemas de calefacción urbana, industrias que necesitan una fuente de energía que sea capaz de suministrar grandes cantidades de calor a alta temperatura, fácil de almacenar y transportar. El combustible de hierro parece capaz de satisfacer la demanda de energía de estas industrias y cumplir con todos los requisitos industriales, lo que puede convertirlo en el combustible industrial del futuro, libre de CO2, circular, seguro, almacenable y transportable.

¿Cuándo estará disponible?

Es posible que en un futuro bastante cercano. Para lograrlo hay diversos equipos de investigación trabajando en ello. Dos de los proyectos más importantes están en Europa: Iron Fuel en Países Bajos y Clean Circles en Alemania. El director científico de Iron Fuel, el investigador Philip de Goey asegura que en 2024 estarán listos para la regeneración de polvo de hierro a partir de óxido de hierro en un proceso totalmente circular y libre de emisiones. Por su parte, Andreas Dreizler, portavoz del equipo de Clean Circles, estima que faltan un par de años para que el hierro se utilice como almacenamiento de energías renovables, 5 para procesos industriales de pequeña escala en los que se necesita calor, y unos 10 años para la modernización de sistemas a gran escala, como las centrales eléctricas.

De hecho, un equipo de estudiantes, Team Solid, de la Universidad Tecnológica de Eindhoven, presentó a finales del año 2020 la primera instalación industrial del mundo que utiliza polvo de hierro como combustible circular.