Ricordi quando ingegneri hanno proposto viaggi di sola andata su Marte, perché i viaggi di andata e ritorno sono semplicemente troppo costosi per riportare le persone sulla Terra?
Riportare le persone a casa da Marte può avvenire solo in due modi. Uno è quello di portare con sé tutto il carburante di ritorno quando si parte dalla Terra, il che è proibitivo e costoso. Il secondo modo è rendere il carburante di ritorno in situ dalle risorse marziane. Ma come?
Un gruppo di ricercatori dell'Università di Cincinnati propone di utilizzare un tipo di reattore che è stato utilizzato dal 2010 al 2017 a bordo della Stazione Spaziale Internazionale, che ha rimosso l'anidride carbonica dall'aria respirata dagli astronauti e ha generato acqua da bere, con il metano come sottoprodotto. Su Marte, questo reattore, chiamato reattore Sabatier, potrebbe prendere l'anidride carbonica dall'atmosfera di Marte e creare metano per il carburante.
'In questo momento, se vuoi tornare da Marte, dovresti portare il doppio del carburante, che è molto pesante', ha detto il professor Jingjie Wu, che sta guidando un gruppo di studenti in questa ricerca. “E in futuro, avrai bisogno di altri combustibili. Quindi possiamo produrre metanolo dall'anidride carbonica e usarli per produrre altri materiali a valle. Allora forse un giorno potremmo vivere su Marte».
C'è un altro vantaggio in questa ricerca: potrebbe anche essere usata per convertire i gas serra in carburante qui sulla Terra, il che potrebbe aiutare ad affrontare il cambiamento climatico.
Wu e i suoi studenti, incluso l'autore principale di un nuovo articolo e il candidato al dottorato in UC Tianyu Zhang, stanno sperimentando diversi catalizzatori di carbonio nel reattore Sabatier, che prende il nome dal defunto chimico francese Paul Sabatier. Il reattore Sabatier è stato installato sulla ISS nel 2010 ed è stato utilizzato fino al 2017. Contrariamente ad alcune notizie riguardanti la ricerca di Wu, Zhang e colleghi, il sistema ISS non è mai stato utilizzato per creare carburante per i boost orbitali.
'Sulla stazione, l'acqua viene recuperata per essere utilizzata nel sistema di supporto vitale', ha spiegato Leah Cheshier, specialista delle comunicazioni presso il Johnson Space Center della NASA. “Il metano viene scaricato nello spazio dato che la stazione non ha modo di usarlo. La stazione spaziale non ha utilizzato questo metano per i rilanci orbitali'.
Gli ingegneri chimici della UC stanno sperimentando diversi catalizzatori per convertire l'anidride carbonica in metano e altroFoli. Foto/Andrew Higley/UC Creative + Brand
Gli scienziati hanno delineato la loro ricerca, pubblicato su Nature Communications , poiché hanno esaminato diversi catalizzatori per creare diversi sottoprodotti, come metano ed etilene. Hanno avuto successo usando punti quantici di grafene - strati di carbonio grandi appena nanometri - che possono aumentare la resa di metano.
'In futuro svilupperemo altri catalizzatori in grado di produrre più prodotti', ha affermato Zhang, in un comunicato stampa.
Il team ha affermato che il processo è scalabile per l'uso in centrali elettriche che possono generare tonnellate di anidride carbonica. Ed è efficiente poiché la conversione può avvenire proprio dove si produce anidride carbonica in eccesso, sia sulla Terra che su Marte, dove l'atmosfera è composta quasi interamente da anidride carbonica. Il carburante potrebbe essere creato e immagazzinato per il viaggio di ritorno a casa, così come il carburante per far funzionare i generatori o altri sistemi di supporto vitale su Marte.
“È come una stazione di servizio su Marte. Potresti facilmente pompare anidride carbonica attraverso questo reattore e produrre metano per un razzo', ha detto Wu.
I ricercatori hanno affermato che negli ultimi anni sono stati fatti molti progressi nei reattori Sabatier e potrebbe essere molto importante per l'energia verde della Terra.
“Il processo è 100 volte più produttivo di quanto non fosse solo 10 anni fa. Quindi puoi immaginare che i progressi arriveranno sempre più velocemente', ha detto Wu. 'Nei prossimi 10 anni, avremo molte aziende startup per commercializzare questa tecnica'.
L'astronauta della NASA Doug Wheelock, comandante della Spedizione 25 nel 2010, lavora per installare il sistema Sabatier che ha estratto l'acqua dall'atmosfera della Stazione Spaziale Internazionale. Credito: NASA
Il sistema Sabatier sulla stazione spaziale è stato riportato a terra nel 2017 per la valutazione delle sue condizioni dopo i suoi anni di attività, ha detto Cheshier della NASA a Universe Today. La NASA ha recentemente avviato uno sforzo per eseguire aggiornamenti di progettazione a Sabatier per migliorare le prestazioni e la manutenibilità. È previsto il lancio di un'unità potenziata sulla stazione spaziale entro il 2025 circa.
Didascalia dell'immagine principale:L'ingegnere chimico della UC Jingjie Wu sostiene il reattore dove un catalizzatore converte l'anidride carbonica in metano. La ricerca di UC lo rende ottimista sul fatto che gli scienziati saranno in grado di rimuovere l'anidride carbonica dall'atmosfera. Foto/Andrew Higley/UC Creative + Brand