Por décadas, los científicos han podido quemar combustibles en una llama sin crear hollín, y creen saber por qué. Hicieron cálculos numéricos y realizaron experimentos en instalaciones de alta tecnología, pero solo hay una forma de estar seguro de la relación fundamental entre las llamas y el hollín:

Tienen que encender un fuego en el espacio.

Con ese fin, La astronauta Christina Koch, actualmente a bordo de la Estación Espacial Internacional (ISS) y se espera que establezca un récord para el vuelo espacial más largo de una mujer, ha comenzado a trabajar en experimentos para encender una llama. luego observe y estudie sus propiedades. Si los experimentos muestran lo que esperan los investigadores de Earthbound, esto podría conducir a una nueva, comprensión fundamental de las propiedades de la combustión.

"Mediremos el hollín, evaluar la fuerza de la llama, la radiación que emana de la llama y la composición y temperaturas del gas, para que podamos asegurarnos de que nuestras predicciones sean correctas, "dijo Richard Axelbaum, el profesor Stifel &Quinette Jens de Ciencias de la Ingeniería Ambiental en la Escuela de Ingeniería McKelvey de la Universidad de Washington en St. Louis. Para este proyecto, contará con la ayuda de Peter Sunderland, profesor de la Universidad de Maryland.

Axelbaum es también el director del Consorcio para la Utilización Limpia del Carbón, y hay una cosa que el hollín no es:limpio.

"Hollín, número uno, es un contaminante. También puede ser cancerígeno, así que no queremos respirar mucho hollín, ", Dijo Axelbaum." Y puede absorber la luz solar y calentar el planeta ". De hecho, el segundo mayor contribuyente al calentamiento atmosférico, junto al dióxido de carbono.

Con suficiente oxígeno, la combustión libera la máxima cantidad de energía disponible del combustible que se quema (se quema de manera eficiente) y los subproductos son solo dióxido de carbono y agua. Hollín, que es un subproducto de la combustión incompleta, ocurre cuando el oxígeno no está disponible para la combustión. Por ejemplo, en la llama de una vela, El suave resplandor amarillo proviene de las partículas de hollín, que se producen en el interior de la llama, que se calientan a altas temperaturas.

Muchas personas, la combustión es más familiar que el fuego, ya sea una vela o una fogata. El combustible reacciona en una atmósfera compuesta principalmente de nitrógeno; el aire que respiramos es aproximadamente un 78% de nitrógeno. 21% de oxígeno y pequeñas cantidades de varios otros gases. Y el familiar resplandor amarillo es una indicación de que se está formando hollín en estas llamas.

"Pero si saco el nitrógeno del aire y lo pongo en el combustible, todavía tiene la misma mezcla de nitrógeno, oxígeno y combustible, "Axelbaum dijo, "pero cambia drásticamente la estructura de la llama". Los mismos ingredientes en las mismas proporciones, pero mezclado de manera diferente, suprimir completamente la formación de hollín durante la combustión.

"Llamamos a este diseño de llama porque utiliza los mismos ingredientes pero, con buen diseño, están dando condiciones que intrínsecamente nunca pueden producir hollín.

"Al mismo tiempo, la llama es más fuerte, haciéndolo más resistente a ser extinguido localmente, lo que conduciría a una combustión y contaminación incompletas, "Dijo Axelbaum." Así que esos son dos muy buenos resultados del diseño de llamas ".

Entonces, ¿por qué encender un fuego en el espacio?

Desde que los humanos han encendido fuego, Todavía quedan preguntas sin respuesta sobre la naturaleza de la combustión. Para uno, Existen teorías en competencia sobre por qué este enfoque de la combustión produce llamas que no pueden producir hollín.

"Es una pregunta fundamental, "Axelbaum dijo, "y hay dos teorías en competencia para interpretar nuestros resultados". Una teoría es que la respuesta está relacionada con el campo de flujo, específicamente el flujo de los gases en la llama. La otra teoría, postulado por Axelbaum, es que la supresión de hollín está relacionada con una propiedad intrínseca de la estructura de la llama, y no relacionado con el flujo de fluidos. Si es así, esto puede tener implicaciones importantes en cuanto a cómo suprimimos el hollín en los procesos de combustión.

"En la tierra, si tienes una llama, di una vela, la forma de la llama siempre sube, "Dijo Axelbaum." Eso es porque los gases calientes en la llama no son tan densos como los gases circundantes, y así se levantan, como un globo aerostático. Por lo tanto, no podemos controlar sistemáticamente este flujo en la Tierra ".

En un entorno de microgravedad, uno donde los efectos de la gravedad son significativamente más débiles que en la Tierra, una llama no fluye hacia arriba. De hecho, las llamas en el experimento de Axelbaum en la ISS forman esferas.

Si la combustión libre de hollín es función del campo de flujo, luego en microgravedad, la misma mezcla de oxígeno y combustible infundido con nitrógeno creará hollín. Pero si la supresión del hollín está relacionada con propiedades inherentes a la estructura de la llama, los investigadores deberían ver lo mismo en el espacio, sin hollín.

Los investigadores también podrán medir cuánto dura la llama, lo que indica qué tan fuerte es. De nuevo, esperan que sea más fuerte que una llama que arde con una mezcla de nitrógeno y oxígeno (aire) debido a la estructura de la llama.

"Vamos al espacio para hacer una investigación fundamental, para obtener una comprensión más profunda de la ciencia de la combustión, "Dijo Axelbaum.

"Vamos al espacio para obtener un entorno controlado que sea diferente al que tienes aquí, ", dijo." El conocimiento que obtenemos se puede traducir a lo que está sucediendo en la Tierra, para producir una combustión más respetuosa con el medio ambiente ".