Materiales superan condiciones extremas de 1.150 °C y 300 bares con CO₂ supercrítico

El Southwest Research Institute (SwRI) ha logrado un avance histórico en la ciencia de materiales al romper el récord mundial de presión y temperatura en pruebas con dióxido de carbono supercrítico (sCO₂). Por primera vez, un equipo ha sometido muestras de aleaciones avanzadas a 1.150 grados Celsius y 300 bares de presión, estableciendo un nuevo estándar global para ensayos en entornos extremos.

Este logro es clave para el futuro de las turbinas de sCO₂, consideradas el siguiente paso en eficiencia para generación eléctrica, aviación e investigación de nuevos materiales. Hasta la fecha, ninguna instalación había alcanzado estos límites, superando el récord anterior de 800 °C. El reto: evaluar materiales que soporten condiciones similares a las de una estrella en miniatura.

El proyecto, financiado por el Departamento de Energía de EE.UU. con 6,4 millones de dólares, busca revolucionar el diseño de turbinas de oxicombustible para plantas eléctricas basadas en sCO₂. Los ingenieros Michael Marshall y Jeff Moore lideraron las pruebas, esenciales para validar el rendimiento de materiales y recubrimientos ante estrés térmico y mecánico sin precedentes.

Para superar los límites tradicionales de seguridad y resistencia, SwRI modificó un autoclave avanzado incorporando una bobina de inducción interna y enfriamiento externo activo. Así, la estructura de contención permanece estable mientras el interior alcanza temperaturas extremas, permitiendo pruebas que antes se consideraban imposibles por la degradación de los materiales.

El Dr. Florent Bocher explicó que este avance no solo mejora el desarrollo de turbinas, sino que abre la puerta a probar materiales para aplicaciones tan variadas como almacenamiento de energía con sales fundidas, investigación hipersónica o sistemas de generación eléctrica de próxima generación, como la planta piloto STEP de 10 megavatios.

La capacidad de alcanzar 1.150 °C y 300 bares amplía los límites de lo posible en ingeniería, permitiendo validar aleaciones que podrían ser empleadas en reactores avanzados, cohetes, y nuevas centrales de energía limpia de ciclo cerrado. Las condiciones extremas exigen materiales con una combinación única de resistencia, estabilidad y conductividad térmica.

Según Bocher, “las capacidades superiores del SwRI son cruciales para las tecnologías que requieren entornos de prueba extremos. Este avance nos posiciona a la vanguardia internacional en ensayos de materiales para energía y aeroespacial”.

El récord no solo es un logro técnico, sino un hito estratégico para la transición energética global, apoyando el desarrollo de sistemas más eficientes, seguros y sostenibles para el futuro de la generación eléctrica y la movilidad avanzada.

Referencias: SwRI - Energy & Environment, SwRI - Chemistry & Materials