Hacer una hoguera en una atmósfera rica en metano: ¿es posible?

Estoy tratando de describir la exploración de un planeta hipotético con una atmósfera rica en hidrocarburos. La presión atmosférica es de alrededor de 1 bar, la temperatura de alrededor de 10-20 grados centígrados, el componente principal de la atmósfera es el metano, alrededor del 80%, el resto es agua, CO2 y otros gases.

Estoy tratando de ver si es posible que el grupo de exploración use fuego, al menos para producir luz y preparar comida.

Una solución bastante obvia es hacer que usen un bote de oxígeno conectado a un quemador como el que tenemos en la cocina de metano terrestre, donde el oxígeno y el metano se mezclan y luego se queman.

Quiero ver si hay alguna manera de tener algo un poco más "salvaje", como una hoguera.

¿Es plausible tener una sustancia que:

  • es sólido
  • se descompone con el calor
  • mientras se descompone libera oxígeno
  • punto de bonificación si es algo que puede ocurrir naturalmente, dadas las condiciones adecuadas

No me preocupa el color de la llama: se puede agregar un poco de sodio para que la llama sea más adecuada para producir luz visible si es necesario.

'... use un bote de oxígeno ...', solo una nota, no existe tal cosa como un bote de oxígeno (no por encima de -120 grados C al menos). Puede tener un tanque de presión (pesado), pero el peso del tanque será muchas veces mayor que el oxígeno almacenado en el interior (y necesita más masa de oxígeno que masa de carbono para quemar). Pero tampoco el metano se puede licuar a temperatura ambiente (así que tampoco hay un bote de luz, ¿estabas pensando en propano tal vez?). La posible solución sería producir oxígeno por reacción química (lo mismo que se hace con la estufa de metano en realidad).
@Martin: Ciertamente puedes tener botes de oxígeno. Consulte un buen diccionario, p. ej. dictionary.cambridge.org/us/dictionary/english/canister
¿Tu planeta tiene vida nativa? Si es así, entonces probablemente habrá bioquímica que permita algo similar a la quema, al igual que una hoguera de madera básicamente acelera las reacciones de oxidación que normalmente ocurrirían durante la descomposición.
@jamesf El inglés no es mi lengua materna, así que confío en usted (pero todavía no puedo evitar imaginarme el bote solo como una cosa de paredes delgadas; el bote de propano está bien para mí, pero no el oxígeno). Sin embargo, mi punto era que transportar suficiente oxígeno "empaquetado" para cocinar, etc. sería mucho más pesado que hacer lo mismo con una mezcla de propano y butano en la Tierra.
Un problema con tener una atmósfera de hidrocarburo y tratar de usarlo como combustible en movimiento será controlar su concentración con oxígeno. Muy poca o demasiada concentración de metano y no se quemará. En la atmósfera de la Tierra, el metano solo se quemará cuando su concentración esté entre el 5% y el 17% .

Respuestas (4)

El maravilloso mundo de la química está lleno de agentes oxidantes que cumplirían con sus requisitos, pero diría que el que quizás sea más familiar para la gente sea el salitre o nitrato de potasio. Existe en forma de mineral natural y, obviamente, se puede producir a granel por medios preindustriales que tienen más de mil años de antigüedad.

El nitrato de sodio también funcionaría... alguna vez conocido como "Salitre Chileno", se presenta naturalmente allí en forma mineral y fue explotado comercialmente. Podría ser una fuente de sodio para sus bonitas necesidades de fuegos artificiales. En el mundo real, es delicuescente (por ejemplo, se empapará por la humedad del aire; algo malo si quisieras quemarlo), pero eso podría ser un problema menor en tu entorno alienígena.

El clorato de sodio sostendrá un incendio en este entorno.

Dejando de lado de dónde viene por el momento, esto es literalmente exactamente lo que necesita. Un sólido que cuando se calienta (incluso en un ambiente privado de oxígeno) a más de 260 grados C emite oxígeno y más calor, hasta que toda su masa se convierte en sal y oxígeno.

Este es un generador de oxígeno tan maravilloso que es lo que produce el oxígeno en esas máscaras de oxígeno desplegables en los aviones de pasajeros. Es exotérmico y autosostenible incluso en una cámara sellada sin oxígeno. Vea el accidente del vuelo 592 de ValuJet para ver un ejemplo de cuánto calor y oxígeno pueden producir estas cosas en una habitación sellada.

Por lo general, lo vemos como un polvo, pero cuando se expone a un poco de agua en la atmósfera, se agrupa en algo que posiblemente podría arrojarse al fuego en lugar de "rociarse".

Ahora, ¿de dónde viene? Técnicamente, esto no ocurre en la naturaleza; Esto es fácil de producir a granel como fertilizante. Ahora me hacen creer que hay una forma alternativa de producir esto por lo que estoy leyendo sobre alternativas de electrólisis , pero carezco del conocimiento de química para brindarle un proceso natural claro para crearlo.

Algunas referencias aplicables a esto: velas de clorato , velas de oxígeno y generador de oxígeno químico
Usábamos algo así en la Marina para respirar mientras combatíamos incendios. Después de su uso, tendríamos que inclinarnos sobre un balde de agua LIMPIA y dejarlo caer, no toques o te quemas. El agua tenía que estar limpia, porque si había productos derivados del petróleo en ella, era probable que se produjera una explosión. Por esta razón, no creo que sea una buena idea en el entorno mencionado.

Peróxido de hidrógeno

Históricamente, el peróxido de hidrógeno se ha utilizado como agente oxidante en los combustibles para cohetes. En su entorno rico en metano, el calor de una llama haría que el peróxido de hidrógeno se descompusiera en agua y oxígeno. El oxígeno luego reaccionaría con su metano creando una combustión sostenida. Si bien existen oxidantes más eficientes como el trifluoruro de cloro, el H2O2 no genera subproductos tóxicos que desea evitar con las aplicaciones que tiene en mente.

También es relativamente barato/fácil de producir en masa en comparación con otras opciones. Dado que sus exploraciones se encuentran en una ubicación remota, no desea necesitar una planta química gigante para hacer las cosas, pero usar el método de electrólisis de antraquinona (ver: https://news.mit.edu/2019/mit-process-could -hacer-peróxido-de-hidrógeno-disponible-en-lugares-remotos-1023 ), tus exploradores pueden producir tanto peróxido de hidrógeno como necesiten utilizando solo agua, electricidad y antraquinona, que pueden reciclarse infinitamente.

Esto permitiría no solo la exploración del planeta, sino también un potencial de habitabilidad a largo plazo.

Qué pasa:

es sólido

punto de bonificación si es algo que puede ocurrir naturalmente, dadas las condiciones adecuadas

Ahora bien, esta parte será un poco más complicada ya que dependerá mucho de la biología de sus formas de vida nativas. En la Tierra, las concentraciones más altas de peróxido de hidrógeno natural se encuentran dentro de las plantas y los animales, pero aún en cantidades relativamente pequeñas... dicho esto, tal vez sus organismos lo usan de manera diferente a como lo hacemos en la Tierra. Teóricamente, sus formas de vida nativas podrían usar H2O2 en lugar de glucosa para almacenar energía. Si este es el caso, entonces sus plantas podrían tener grandes concentraciones de H2O2 dentro de ellas; entonces, sus exploradores podrían talar la flora local y quemarla como hacemos con la madera aquí en la tierra.

Se puede hacer que el peróxido se descomponga espontáneamente con el catalizador adecuado... un poco de alambre de plata o platino serviría como encendedor y sería reutilizable. Lo complicado será tener el tipo correcto de quemador, para que la reacción del metano no se apague con el vapor (que habrá bastante).
¿El peróxido de hidrógeno no tiene una vida útil relativamente corta porque se descompone espontáneamente? Podría ser un problema para los exploradores.
@GrumpyYoungMan Sí, solo dura unos 3 años si se almacena correctamente y unos meses si no se almacena correctamente. Pero, parte de por qué usaría peróxido de hidrógeno es que puede hacerlo a pedido siempre que tenga agua; por lo tanto, sus exploraciones pueden realizarse localmente en lugar de limitarse a lo que pueden llevar. He añadido más detalles.

Termita!

hoguera termita

fuente

¡Reúnanse todos alrededor de la hoguera Thermite! Gafas recomendadas. El óxido de hierro es sólido, pero con suficiente calor y algo de aluminio dispuesto, cederá su oxígeno. Se produce un calor y una luz muy fogosos. Puede mantener sus cables de hoguera en la bodega de su barco y producir un fuego alegre dondequiera que aterrice.

¿Se puede cocinar sobre termita? Creo que se quemaría demasiado rápido y caliente para ser bueno para cocinar ... pero si tiene una fuente que dice lo contrario, estaría MUY interesado en ver eso.
Ah, @Nosajimiki. Puedo imaginar que alguien que solo haya visto bombas nucleares podría ser escéptico ante la perspectiva de una planta de energía nuclear. O alguien que solo había visto cócteles molotov mostrarse escéptico ante un motor de combustión interna. La termita es una reacción exotérmica como cualquier otra. Una bola de termita no controlada está bien para soldar, pero si desea una reacción más moderada para su motor de vapor alimentado por termita, puede atenuar o extinguir la reacción. El método para lograrlo se determinará experimentalmente.
@Nosajimiki: en lo que respecta a la cocina, se pueden encontrar en YouTube muchos esfuerzos de cocina termitas. ¡Filetes a la plancha!
De acuerdo, he visto algunos videos de YouTube sobre el tema, y ​​estoy de acuerdo, PUEDES cocinar con las cosas... pero no creo que OSHA esté muy contenta con eso. youtube.com/watch?v=yTFafneZfew , youtube.com/watch?v=UPoJFL-l9jw Mi escepticismo sobre la termita es que solo se enciende a temperaturas >1650°C; entonces, no creo que puedas lograr que sostenga una reacción para una quemadura más fría y lenta... pero gana en puntos de frescura, lo concedo.
@Nosajimiki Técnicamente no necesita mantener la reacción, solo necesita una forma de capturar el calor y liberarlo lentamente. Eso tampoco es particularmente fácil cuando se habla de temperaturas lo suficientemente altas como para derretir el acero, pero podría decirse que es potencialmente más fácil que regular la reacción.
No es exactamente barato, pero te vendría bien una olla de tungsteno. Llénelo con termita y tápelo, se calentará mucho pero no se derretirá, y debería mantener el calor bastante bien.
@Turksarama - ¡Me gusta! La estufa Franklin construida por Colin Furze.
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