Un respiro al espacio profundo

Un respiro al espacio profundo

Todas las tecnologías para eliminar CO2 y producir oxígeno cuando vivimos muy lejos de casa. El análisis en profundidad de Luca Longo

Nos quedan algunos años para cambiar la forma en que vivimos, aprender a producir energía de forma sostenible, contener el aumento de dióxido de carbono y detener el cambio climático. Si no lo logramos, podemos "simplemente" cambiar el planeta.

Para poder movernos alrededor de la Tierra, tendremos que resolver algunos pequeños problemas: la Luna no tiene atmósfera; Mercurio también, con temperaturas que alcanzan los 450 ° C. Venus también es un infierno con temperaturas de 380 ° C, tiene una atmósfera compuesta por un 97% de CO2 y una presión 98 veces mayor. Los otros planetas están realmente bastante apartados, excepto Marte. En Marte, sin embargo, el 95% de la atmósfera está compuesta de CO2, las temperaturas medias rondan los -63 ° C y la presión es una décima parte de la de la Tierra. Con traje seco y abrigados como Inuits Siberianos podríamos hacerlo incluso por unas horas pero el problema de cómo vivir más tiempo está por resolver.

Si intentamos colonizar Marte, o poco probable, al menos durante los próximos siglos, otros planetas más distantes, no podremos explotar muchas de las tecnologías que nos han permitido viajar y trabajar en el espacio alrededor de la Tierra a bordo de naves espaciales y estaciones espaciales.

En particular, para producir oxígeno y eliminar dióxido de carbono , no podremos utilizar las soluciones que ya hemos presentado aquí . Todas estas tecnologías, de hecho, implican el consumo de reactivos y su transformación en residuos. Necesitamos una cadena de suministro conectada a la Tierra. Un viaje a Marte, en cambio, toma desde un mínimo de 150 días hasta 300 días (cinco a diez meses) y solo podemos hacerlo cada dos años, cuando las órbitas de ambos planetas los acercan. El rover Curiosity tardó unos 8 meses en viajar, entre 2011 y 2012, mientras que el Opportunity fue más rápido y cubrió el viaje en poco más de 7 meses, entre 2003 y 2004, el último rover de la NASA. Perseverance , se abandona después de viajar durante 203 días en Febrero de 2021.

Para ello, las futuras colonias espaciales tendrán que valerse por sí mismas durante años. Se verán obligados a organizarse según las reglas de una rigurosa economía circular en la que todos los materiales de desecho producidos se recuperan y reciclan in situ en nuevos materiales que se pueden utilizar gracias a la energía del Sol , otras estrellas o la fusión artificial. .

Para capturar CO2 y eliminarlo del hábitat de la colonia, no será posible utilizar los depuradores simples (purificadores que eliminan el dióxido de carbono) en uso en la Estación Espacial Internacional, debido a un mecanismo cíclico de absorción de dióxido de carbono interno seguido de desorción en el vacío espacial no puede funcionar en la atmósfera marciana que ya está saturada de CO2. Se podrán probar sistemas experimentales como MOXIE , que convierte el dióxido de carbono en valiosos oxígeno y monóxido de carbono, o un ciclo Sabatier que, gracias a un electrolizador, consume el vapor de agua emitido por la respiración, transformándolo en oxígeno e hidrógeno. Este último luego reacciona con el dióxido de carbono para dar dos moléculas preciosas: agua y metano. Para eliminar el CO2 se están estudiando otras tecnologías, como la reacción de Bosch , que conduce a agua y carbono sólido, o la reacción de intercambio agua-gas inverso que produce agua y monóxido de carbono o, finalmente, electrólisis alta temperatura , que la transforma. en oxígeno y monóxido de carbono. Un estudio muy reciente propone el uso de plasmas de baja temperatura para transformar el CO2 en otros productos.

En todos estos casos, se necesita una fuente de energía para hacer que las reacciones químicas vayan "hacia atrás", es decir, para llevar el CO2, que es la forma de carbono más oxidada, estable y, por lo tanto, libre de energía, a otras formas donde está menos oxidada. . y más reactivo, es decir, contiene energía que se puede liberar y utilizar.

Tendremos que afrontar unos grandes problemas: en primer lugar, necesitaremos muchos paneles solares, porque Marte está más lejos del Sol que la Tierra y la energía luminosa que consigue llegar no supera los 590 Watts por metro cuadrado en cambio. de los 1000 W / m2 que llegan a nuestro planeta. Estos paneles deberán soportar frecuentes tormentas de polvo, con rachas de 100 km / h que se elevan hasta 1000 km desde la superficie acompañadas de potentes descargas electrostáticas provocadas por la ausencia de humedad. En estas condiciones, cualquier aparato expuesto a condiciones externas se desgastará muy rápidamente y los colonos deberán repararlo de inmediato y con el material disponible para no arriesgarse a comprometer todo el hábitat.

Por este motivo, la investigación avanza hacia una solución completamente diferente: para eliminar el CO2 y convertirlo en oxígeno, ¿por qué no adoptar la tecnología más antigua del mundo ? Se están realizando varios experimentos para utilizar sistemas de reciclaje de aire basados ​​en la fotosíntesis de clorofila.

En Arizona, el proyecto Biosphere-2 vio a 8 terranauts, transformados en colonos / agricultores, vivir durante dos años en un enorme invernadero: un ecosistema artificial sellado de 180.000 m3. Pero, ¿habrá suficiente luz en Marte? La Mars Society ha encontrado la respuesta: en la estación ártica marciana construida en la isla de Devon, entre Canadá y Groenlandia a 75 ° de latitud norte y con una insolación y una temperatura comparables a las marcianas promedio, una tripulación de seis colonos verificó que se puede cultivar tomates (¡en invernaderos, por supuesto!).

En Siberia, el proyecto BIOS-3 eligió las algas en lugar de las plantas terrestres y mostró que solo se necesitan 315 m3 de biorreactores llenos de algas Chlorella para equilibrar la relación O2 / CO2 de un solo colono cósmico. Utilizando luces LED optimizadas para la fotosíntesis, solo serían suficientes 1,8 kW de potencia eléctrica por cabeza: más o menos como el horno de casa.

Mientras diseñamos las naves espaciales que nos llevarán quién sabe a dónde, la investigación continúa sobre los biohábitats que albergarán al futuro … agricultores espaciales directos.

(Se publicó un resumen del artículo en eni.com)


Esta es una traducción automática de una publicación publicada en StartMag en la URL https://www.startmag.it/energia/co2-spazio-tecnologie/ el Sat, 01 May 2021 05:40:07 +0000.