p Por décadas, cientistas foram capazes de queimar combustíveis em uma chama sem criar fuligem, e eles acham que sabem por quê. Eles analisaram os números e realizaram experimentos em instalações de alta tecnologia, mas só há uma maneira de ter certeza sobre a relação fundamental entre chamas e fuligem:p Eles têm que acender uma fogueira no espaço.

p Para esse fim, a astronauta Christina Koch - atualmente a bordo da Estação Espacial Internacional (ISS) e deverá estabelecer um recorde para o vôo espacial mais longo de uma mulher - começou a trabalhar em experimentos para acender uma chama, então observe e estude suas propriedades. Se os experimentos mostrarem o que os pesquisadores da Terra esperam que eles mostrem, isso pode levar a um novo, compreensão fundamental das propriedades de combustão.

p "Vamos medir a fuligem, avalie a força da chama, a radiação que sai da chama e a composição e as temperaturas do gás, para que possamos garantir que nossas previsões estão corretas, "disse Richard Axelbaum, Stifel &Quinette Jens Professor de Ciência da Engenharia Ambiental na Escola de Engenharia McKelvey da Universidade de Washington em St. Louis. Para este projeto, ele terá a ajuda de Peter Sunderland, professor da Universidade de Maryland.

p Axelbaum também é o diretor do Consórcio para Utilização Limpa de Carvão, e há uma coisa que a fuligem não é:limpa.

p "Fuligem, número um, é um poluente. Também pode ser cancerígeno, então não queremos respirar muita fuligem, "Axelbaum disse." E pode absorver a luz do sol e aquecer o planeta. " na verdade, o segundo maior contribuinte para o aquecimento atmosférico, próximo ao dióxido de carbono.

p Com oxigênio suficiente, a combustão libera a quantidade máxima de energia disponível do combustível sendo queimado - ele queima com eficiência - e os subprodutos são apenas dióxido de carbono e água. Fuligem, que é um subproduto da combustão incompleta, ocorre quando o oxigênio não está disponível para combustão. Por exemplo, na chama de uma vela, o brilho amarelo suave é de partículas de fuligem - produzidas no interior da chama - sendo aquecidas a altas temperaturas

p Para muitas pessoas, a combustão é mais conhecida como fogo, seja uma vela ou uma fogueira. O combustível reage em uma atmosfera composta principalmente de nitrogênio - o ar que respiramos tem cerca de 78% de nitrogênio, 21% de oxigênio e pequenas quantidades de vários outros gases. E o conhecido brilho amarelo é uma indicação de que a fuligem está se formando nessas chamas.

p "Mas se eu tirar o nitrogênio do ar e colocá-lo no combustível, você ainda tem a mesma mistura de nitrogênio-oxigênio-combustível, "Axelbaum disse, "mas muda dramaticamente a estrutura da chama." Os mesmos ingredientes nas mesmas proporções, mas misturado de forma diferente, suprimir completamente a formação de fuligem durante a combustão.

p "Chamamos isso de design de chama porque você está usando os mesmos ingredientes, mas, com bom design, são condições produtivas que intrinsecamente nunca podem produzir fuligem.

p "Ao mesmo tempo, a chama é mais forte, tornando-o mais resistente a ser extinto localmente, que levaria a combustão e poluição incompletas, "Axelbaum disse." Então, esses são dois resultados muito bons do design de chama. "

p Então, por que acender uma fogueira no espaço?

p Desde que os humanos acendem fogueiras, ainda há perguntas sem resposta sobre a natureza da combustão. Para um, existem teorias concorrentes sobre por que essa abordagem de combustão produz chamas que não podem produzir fuligem.

p "É uma questão fundamental, "Axelbaum disse, "e há duas teorias concorrentes para interpretar nossos resultados." Uma teoria é que a resposta está relacionada ao campo de fluxo, especificamente o fluxo dos gases na chama. A outra teoria, postulado por Axelbaum, é que a supressão de fuligem está relacionada a uma propriedade intrínseca da estrutura da chama, e não relacionado ao fluxo de fluido. Se então, isso pode ter implicações importantes sobre como suprimimos a fuligem nos processos de combustão.

p "Na terra, se você tem uma chama, diga uma vela, a forma da chama sempre sobe, ", Disse Axelbaum." Isso porque os gases quentes na chama não são tão densos quanto os gases circundantes, e então eles sobem, como um balão de ar quente. Assim, não podemos controlar sistematicamente esse fluxo na Terra. "

p Em um ambiente de microgravidade - onde os efeitos da gravidade são significativamente mais fracos do que na Terra - uma chama não sobe. Na verdade, as chamas no experimento de Axelbaum na ISS formam esferas.

p Se a combustão livre de fuligem é uma função do campo de fluxo, então em microgravidade, a mesma mistura de oxigênio e combustível com infusão de nitrogênio criará fuligem. Mas se a supressão de fuligem está relacionada a propriedades inerentes à estrutura da chama, os pesquisadores deveriam ver a mesma coisa no espaço - sem fuligem.

p Os pesquisadores também poderão medir quanto tempo dura a chama, o que indica o quão forte é. Novamente, eles esperam que seja mais forte do que uma chama que arde com uma mistura de nitrogênio e oxigênio (ar) por causa da estrutura da chama.

p "Vamos ao espaço para fazer pesquisas fundamentais, para obter uma compreensão mais profunda da ciência da combustão, "Axelbaum disse.

p "Vamos ao espaço para obter um ambiente controlado diferente do que você tem aqui, "disse ele." O conhecimento que adquirimos pode ser traduzido para o que está acontecendo na Terra, para produzir uma combustão mais ecológica. "