Mesterséges fotoszintézisből természetes oxigén

3815

A Földön, hála a sokféle növénynek, rendelkezésünkre áll az élethez szükséges oxigén, de ha elhagyjuk a bolygónkat és a Nemzetközi Űrállomásra vagy a Holdra indulunk például, akkor kénytelenek vagyunk saját magunk előállítani. Jelenleg olyan eszközök fejlesztésén dolgoznak, amik utánozzák a növényekben zajló fotoszintézist, napfényből és vízből oxigént állítva elő. A Nature Communications tudományos folyóiratban publikált új tanulmányban megmutatták, hogy a Holdon, sőt a Marson is működőképes az új technológia.

Jelenleg az elektrolízis a legelterjedtebb módja, hogy vízből oxigént nyerjenek ki, de ehhez a folyamathoz elektromos áramra van szükség. A növényekből merítve inspirációt, mesterséges fotoszintézissel oxigént lehet előállítani vízből és napfényből, fémes katalizátorokkal bevont félvezető anyagok segítségével. Ezzel a módszerrel nincsen szükség elektromosságra sem.

A jelenleg létező hasonló technológiák közé tartozik például a MOXIE (Mars Oxygen In-Situ Resource Utilisation Experiment), a MELiSSA (Micro-Ecological Life Support System Alternative) és a holdi regolit elektrolízise. Habár ezek mind érdekes és biztató megoldások, tudományosan és technológiailag is bonyolultak. A MOXIE működéséhez extrém magas reakcióhőmérsékletre van szükség, ezért sok energiát fogyaszt, továbbá 0,7 bar légköri nyomás is kell, mert ennek hiányában szénlerakódás léphet fel, ami veszélyezteti a működését. A MELiSSA egy zárt létfenntartó rendszer, ami ételt, vizet és oxigént is képes előállítani. Egy ilyen zárt rendszer viszont csak annyira jó, mint a leggyengébb része, ezért a teljes rendszernek különösen hatékonynak kell lennie és megfelelően karban kell tartani. A mesterséges fotoszintézissel működő PEC (fotoelektrokémiai, az angol photoelectrochemical szóból) rendszer viszont nem igényel felügyeletet és szobahőmérsékleten is működőképes, tehát a lakóterekbe is helyezhető. Ezen kívül korábban már bizonyították, hogy mikrogravitációban is jó hatásfokkal működik.

Vízjég egy névtelen becsapódásos kráterben a Mars Vastitas Borealis síkságán. A fényképet az ESA Mars Express űrszondája készítette. (Forrás: ESA/DLR/FU Berlin (G. Neukum), CC BY-SA 3.0 IGO)

Brigitte Lamaze, az ESA mérnökének elmondása szerint, mivel már találtunk vizet a Holdon és a Marson is, ez a kutatás utat nyit az olyan alternatív eszközök fejlesztéséhez, amikkel a jövő űrhajósai friss oxigént lélegezhetnek a felfedezőútjaik során. Hatékonyabb és környezetbarátabb módszereket találni arra, hogy a Föld életet adó körülményeinek egy kis részét előállítsuk (a rendelkezésre álló forrásokból) ígéretes lépés afelé, hogy végül létrehozhassunk egy teljes ,,dobozos ökoszisztémát”.

A kutatócsoport kiszámolta, hogy a mesterséges fotoszintézis még a Marson is működne, ahol, mivel távolabb kering a Naptól, kevésbé intenzív a napsugárzás. Ezen kívül gondolni kell arra is, hogy egy marsi év kétszer olyan hosszú, mint egy földi év, tehát a marsi telek is jóval hosszabbak, mint amihez a Földön hozzászoktunk. A marsi működtetéshez tehát elengedhetetlen olyan rendszereket kifejleszteni, amelyek kevés napsugárzás mellett is működnek, különben több hónapon át használhatatlan lesz a mesterséges fotoszintézissel működő berendezés. Egyszerű naptükrökkel összegyűjtve a napfényt növelhető a hatásfok és több oxigén állítható elő. Mielőtt a technológiát az űrben is használni kezdenék, még több évnyi intenzív kutatásra van szükség, de a természetes fotoszintézis elengedhetetlen összetevőinek másolásával javítható a rendszer, az új tanulmány pedig ezt támasztja alá.

Az űrkutatáshoz megújuló energiákra van szükség, aminek közvetlen haszna van itt a Földön is. Az új technológiák és tudás, amit a mesterséges fotoszintetizáló eszközök tervezése és fejlesztése során szerzünk meg, segíthetnek a földi zöld energiacélok és fenntartható fejlődés eléréséhez is.

Forrás: ESA
Borítókép: A Nemzetközi Űrállomás (ISS) napelemei (Forrás: NASA/ESA–T. Pesquet)

Hozzászólás

hozzászólás