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Feb 04, 2024

L'ESA teste la façon dont le fer brûle en apesanteur

Que se passe-t-il lorsque vous brûlez du fer dans l’espace ? Pour le savoir, l'Agence spatiale européenne brûle de la poudre de fer en microgravité. Ils ne le font pas pour le plaisir, mais pour comprendre ce qu'on appelle

Que se passe-t-il lorsque vous brûlez du fer dans l’espace ? Pour le savoir, l'Agence spatiale européenne brûle de la poudre de fer en microgravité. Ils ne le font pas pour le plaisir, mais pour comprendre ce qu'on appelle la « gravure discrète ». Il s’avère que ce processus pourrait permettre de produire des fours à fer plus efficaces ici même sur Terre. Elle pourrait éventuellement rejoindre d’autres sources d’énergie renouvelables pour lutter contre les émissions de gaz à effet de serre dans notre atmosphère.

Alors pourquoi brûler du fer ? En astrophysique, lorsqu’une étoile extrêmement massive atteint la phase de « combustion du fer », cela provoque une catastrophe sous la forme d’une supernova. En effet, il faut plus d’énergie pour consommer le fer contenu dans le noyau de l’étoile que celle-ci ne peut en produire. Mais « brûler » du fer en microgravité est un processus chimique différent.

Lorsque vous brûlez quelque chose, vous ajoutez de l’oxygène au matériau que vous souhaitez brûler. Le processus dégage de la chaleur, ainsi que d’autres sous-produits. Si vous brûlez du bois ou quelque chose du genre, les sous-produits sont des cendres et du dioxyde de carbone (un gaz à effet de serre).

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Lorsque la poudre de fer (ou d’un autre métal) brûle, elle réagit avec l’air pour former des oxydes. Ce faisant, ils créent beaucoup d’énergie (et de lumière). Dans le cas du fer, les restes sont essentiellement de l’oxyde de fer, une bonne vieille rouille. Et les gens peuvent retraiter la rouille pour éliminer l’oxygène. Essentiellement, vous récupérez du fer. Aucun dioxyde de carbone n'est produit et aucun autre gaz dangereux n'apparaît dans le processus.

"La meilleure façon de réduire les émissions de carbone dans l'atmosphère est de ne pas en émettre du tout", a expliqué l'ingénieur de l'ESA Antonio Verga, qui a participé aux expériences de l'équipe à bord des fusées-sondes TEXUS.

La plupart d’entre nous ont fait l’expérience de la combustion de métaux lorsque nous allumions des feux d’artifice ou jouions avec des cierges magiques pendant les fêtes de fin d’année. Ce sont d'excellents jouets, mais ce sont aussi des mini-sources d'énergie. Que se passe-t-il si vous intensifiez ces procédés de combustion du fer et des métaux ? Vous obtenez de la chaleur et de l’énergie à une échelle beaucoup plus grande. C'est ce que les scientifiques de l'ESA ont voulu tester, pour des raisons liées à l'exploration future de la Lune et au-delà.

Pour tester le processus de combustion du fer, l’agence a lancé une série de vols paraboliques sur des avions zéro g et des lancements de fusées. Les « fours » à bord contenaient de la poussière de fer qui flottait librement et s’enflammait discrètement. Une telle combustion discrète est rare sur Terre, mais sa physique mérite d'être étudiée pour une utilisation spatiale. L'idée était de voir si la combustion discrète pouvait être une technologie utile dans des endroits tels que les bases lunaires. Pour avoir une image mentale du processus, pensez à un incendie de forêt dans lequel un arbre brûle, puis lorsque la température devient suffisamment chaude, le feu se propage à un arbre voisin.

Des caméras à grande vitesse ont capturé des vues des expériences à bord des avions et des fusées. Les images et les données ont ensuite été introduites dans des modèles informatiques que les scientifiques utilisent pour comprendre si les usines brûlant du fer sont possibles dans divers environnements.

Les processus de combustion des métaux peuvent paraître inhabituels à de nombreuses personnes, voire relever de la science-fiction. Ce n’est cependant pas une idée complètement nouvelle. Toute une communauté de chercheurs étudie le processus de production d’énergie durable sur Terre. Et ce n’est pas nouveau dans l’industrie. Aux Pays-Bas, la brasserie familiale Swinkels a adopté la combustion du fer il y a plusieurs années pour convertir son processus de brassage des combustibles fossiles à un processus plus écologiquement durable.

Dans l’espace, même s’il n’existe pas encore de colonies ou de stations sur la Lune, les scientifiques de l’ESA voient un moment où des centrales énergétiques durables utilisant des métaux seront également nécessaires. Un scénario possible consiste à utiliser l’énergie solaire pour produire de la poudre d’aluminium et de silicium à partir de minéraux lunaires et à obtenir de l’hydrogène et de l’oxygène à partir de la glace lunaire. L’hydrogène serait utilisé pour convertir la poussière lunaire riche en fer et en titane pour produire de l’eau et de la poudre de fer. Les poudres métalliques et l'oxygène de la glace d'eau pourraient être transformés en propulseurs pour des fusées ou des transports terrestres et l'eau sous-produite pourrait devenir de l'eau potable.