Tecnología para obtener oxígeno y combustible en Marte

Cuando se trata de agua y de Marte, hay buenas y no tan buenas noticias. Las buenas noticias: ¡hay agua en Marte! ¿Las no tan buenas noticias? Que hay agua en Marte.

El Planeta Rojo es muy frío; el agua que no está congelada está casi seguro llena de sal del suelo marciano, lo que reduce su temperatura de congelación.

No se puede beber agua salada, y el método habitual que utiliza electricidad (electrólisis) para descomponerla en oxígeno (para respirar) e hidrógeno (para combustible) requiere la eliminación de la sal; un esfuerzo incómodo y costoso en un entorno duro y peligroso.

Sin embargo, si el oxígeno y el hidrógeno pudieran ser sacados directamente del agua salada, ese proceso de electrólisis de la salmuera sería mucho menos complicado y menos costoso.

Unos ingenieros de la Escuela de Ingeniería McKelvey de la Universidad de Washington en St. Louis han desarrollado un sistema que hace precisamente eso. Su investigación fue publicada en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

El equipo de investigación, dirigido por Vijay Ramani, no solo validó su sistema de electrólisis de salmuera bajo condiciones típicas terrestres; el sistema fue también examinado en una atmósfera marciana simulada a -36 grados C.

«Nuestro electrolizador de salmuera marciana cambia radicalmente el cálculo logístico de las misiones a Marte y más allá», dijo Ramani. «Esta tecnología es igualmente útil en la Tierra, donde abre a los océanos como una fuente viable de oxígeno y combustible».

En el verano de 2008, la sonda Phoenix Mars Lander de la NASA «tocó y probó» el agua marciana, los vapores del hielo derretido desenterrados por el módulo de aterrizaje. Desde entonces, la sonda Mars Express de la Agencia Espacial Europea ha descubierto varios estanques subterráneos de agua que permanecen en estado líquido gracias a la presencia de perclorato de magnesio, sal.

Para poder vivir, aunque sea temporalmente, en Marte, sin mencionar el regreso a la Tierra, los astronautas tendrán que fabricar algunos de los artículos necesarios, incluyendo agua y combustible, en el Planeta Rojo. El rover Perseverance de la NASA está en ruta hacia Marte ahora mismo, llevando instrumentos que usarán electrólisis de alta temperatura. Sin embargo, su experimento MOXIE solo producirá oxígeno, a partir del dióxido de carbono del aire.

El sistema desarrollado en el laboratorio de Ramani puede producir 25 veces más oxígeno que MOXIE usando la misma cantidad de energía. También produce hidrógeno, que podría ser utilizado para alimentar el viaje de los astronautas a casa.

«Nuestro novedoso electrolizador de salmuera incorpora un ánodo especial desarrollado por nuestro equipo» dijo Ramani. El cuidadoso diseño y el ánodo único permiten que el sistema funcione sin necesidad de calentar o purificar la fuente de agua.

«Paradójicamente, el perclorato disuelto en el agua, las llamadas impurezas, ayudan en realidad en un entorno como el de Marte», dijo Shrihari Sankarasubramanian, científico investigador del grupo de Ramani y coautor del artículo. «Evitan que el agua se congele», dijo, «y también mejoran el rendimiento del sistema de electrolizadores al reducir la resistencia eléctrica».

Típicamente, los electrolizadores de agua utilizan agua altamente purificada y desionizada, lo que aumenta el costo del sistema. Un sistema que pueda funcionar con agua «subóptima» o salada, como la tecnología demostrada por el equipo de Ramani, puede mejorar significativamente la propuesta de valor económico de los electrolizadores de agua en todas partes, incluso aquí mismo en el planeta Tierra.

«Habiendo demostrado estos electrolizadores en condiciones marcianas exigentes, tenemos la intención de desplegarlos también en condiciones mucho más suaves en la Tierra para utilizar agua salobre o salada para producir hidrógeno y oxígeno, por ejemplo a través de la electrólisis del agua de mar», dijo Pralay Gayen, un asociado de investigación postdoctoral en el grupo de Ramani y también un primer coautor en este estudio.

Esas aplicaciones podrían ser útiles en el ámbito de la defensa, creando oxígeno baja demanda en los submarinos, por ejemplo. También podría proporcionar oxígeno a medida que visitamos entornos inexplorados más cerca de casa, en las profundidades del mar. (Fuente: NCYT Amazings)