Studenten gebruiken ijzer als brandstof

Als we het hebben over duurzame brandstoffen kom je al snel uit op de klassiekers, zoals waterstof en bio-ethanol. Maar veel van deze klassiekers blijken in de praktijk niet zo makkelijk te produceren of moeilijk te hanteren. Zeker als het gaat om een dynamisch systeem waarbij je het ene moment veel energie opslaat omdat het hard waait of de zon flink schijnt, en het andere moment juist die opgeslagen energie wilt gebruiken. Daarom gooien onderzoekers en studenten aan de TU Eindhoven het over een heel andere boeg: zij gebruiken ijzer.

Meer energie

IJzer biedt volgens de onderzoekers veel voordelen ten opzichte van de huidige materialen die we gebruiken om energie op te slaan of op te wekken: “In een liter ijzer zit ruim 2700 keer meer energie dan in een liter waterstofgas”, vertelt Geert Vergoossen, teamleider van SOLID, het studententeam dat aan de TU Eindhoven hard werkt aan het toepassen van ijzer als duurzame brandstof. “Bovendien bewaar je ijzer makkelijker: zolang er geen lucht bij komt, degradeert het nooit.”

Om de energie uit het ijzer te halen moet je het verbranden. Dat gaat het beste met ijzerpoeder dat je in de lucht verspreidt. Een klein vonkje start de reactie en zorgt ervoor dat het ijzerpoeder met de zuurstof in de lucht reageert tot ijzeroxide, beter bekend als roest. “Dit proces maak je volledig circulair door de roest weer te reduceren tot ijzerpoeder”, zegt Vergoossen. “Dit is een simpele chemische reactie waaruit je weer schone ijzerpoeder krijgt. Dit doet de industrie nu nog met energie uit kolen, maar we zien dat veel bedrijven overstappen naar duurzame alternatieven.”

Nieuw systeem

Je kunt het ijzerpoeder natuurlijk niet zomaar in een verbrandingsmotor gooien, want de poeder zou in alle hoeken en gaten terecht komen en het systeem ontregelen. Dus bouwden de studenten van SOLID een heel nieuw systeem. “Wij mengen het poeder eerst met de lucht, en ontbranden het zodat er een stabiele vlam ontstaat”, legt Vergoossen uit. “De roestdeeltjes zuigen we af en laten we weer omzetten naar ijzerpoeder, waarna we ze opnieuw gebruiken.”

De warmte van de vlam wekt onder andere elektriciteit op, maar dat proces is volgens Vergoossen niet efficiënt genoeg: “Wij richten ons echt op de warmte; met de verbranding van ijzer halen we hele hoge temperaturen.” De warmte vangen ze op met een warmtewisselaar, die water of stoom opwarmt. “Veel fabrieken gebruiken dit systeem om reacties te verwarmen”, vertelt Vergoossen. “De huidige warmtewisselaars op elektriciteit verwarmen maar tot 200 of 250 graden. Sommige reacties hebben daar niet genoeg aan, dus daar heeft ons systeem echt toegevoegde waarde, want wij kunnen zeker tot 700 graden komen.”

&feature=youtu.be

Verbeteringen

Verschillende bedrijven hebben inmiddels al aangegeven dat ze het systeem van het Eindhovense team interessant vinden en willen testen. Voor het zover is moeten de studenten nog wel wat aanpassingen doen en het systeem verbeteren. “We willen de volgende opstelling op grotere schaal bouwen en ook de vlam stabieler maken zodat het systeem langere tijd kan draaien”, zegt Vergoossen. Ook moeten ze nog bekijken wat voor warmtewisselaar ze precies gaan toepassen, of dat ze gebruik gaan maken van de warmtewisselaars die al in fabrieken aanwezig zijn.

Het systeem kost op dit moment nog te veel om te concurreren met fossiele alternatieven, maar daar richten de studenten zich ook nog niet op, vertelt Vergoossen: “We richten ons eerst op veiligheid. Wij kennen het systeem en kunnen ermee omgaan, maar we willen dat iedereen er veilig mee kan werken. Als de veiligheid is gegarandeerd, gaan we proberen de prijs omlaag te brengen.” Volgend jaar hoopt het team een veilig prototype op grotere schaal af te hebben. Als dat lukt, heeft SOLID vertrouwen dat in ieder geval een deel van de industrie over een paar jaar overstapt op ijzer: “We hopen dat we over tien jaar een commercieel product op de markt kunnen brengen.”