20/01/2020 - 15:01
A Agência Espacial Europeia (ESA) começou a produzir oxigênio retirado de material que simula a poeira lunar. Um protótipo de planta de oxigênio foi montado para isso no Laboratório de Materiais e Componentes Elétricos do Centro Europeu de Pesquisa e Tecnologia Espacial (ESTEC, na sigla em inglês), com sede em Noordwijk, na Holanda.
“Ter as nossas próprias instalações permite-nos focar na produção de oxigênio, medindo-o com um espectrômetro de massa à medida que é extraído do simulador de regolito [camada de poeira que recobre o solo lunar]”, comentou Beth Lomax, da Universidade de Glasgow (Reino Unido), cujo trabalho de doutorado conta com o apoio da Networking and Partnering Initiative da Agência Espacial Europeia (ESA), aproveitando a pesquisa acadêmica avançada para aplicações espaciais. “Ser capaz de adquirir oxigênio a partir dos recursos encontrados na Lua seria, é óbvio, extremamente útil para futuros colonos lunares, tanto para respirar quanto para a produção local de combustível de foguete.”
O pesquisador da ESA Alexandre Meurisse acrescentou: “E agora temos as instalações em funcionamento – podemos ajustá-las, por exemplo, reduzindo a temperatura de operação e, futuramente, projetando uma versão desse sistema que poderia um dia voar para a Lua para ser utilizada lá.”
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O estudo sobre esse trabalho foi publicado recentemente na revista “Planetary and Space Science”.
Eletrólise
As amostras trazidas da superfície lunar confirmam que o regolito de lá é composto de 40% a 45% de oxigênio em peso, seu elemento mais abundante. Mas esse oxigênio é ligado quimicamente, como óxidos, na forma de minerais ou vidro – portanto, não está disponível para uso imediato.
A extração de oxigênio do ESTEC está ocorrendo com o uso de um método chamado eletrólise de sal fundido. Ele envolve a colocação do regolito em uma cesta de metal com sal de cloreto de cálcio fundido para servir como eletrólito, aquecido a 950 °C. A essa temperatura, o regolito permanece sólido.
Mas a passagem de uma corrente faz com que o oxigênio seja extraído do regolito e migre através do sal para ser coletado em um ânodo. Como um bônus, esse processo também converte o regolito em ligas metálicas utilizáveis.
Esse método foi desenvolvido pela empresa britânica Metalysis para produção comercial de metais e ligas. O doutorado de Beth Lomax envolveu trabalhar na empresa para estudar o processo antes de recriá-lo no ESTEC.
Metais diferentes
“Na Metalysis, o oxigênio produzido pelo processo é um subproduto indesejado e, em vez disso, é liberado como dióxido de carbono e monóxido de carbono, o que significa que os reatores não são projetados para suportar o próprio gás oxigênio”, explicou ela. “Então tivemos de redesenhar a versão ESTEC para poder ter o oxigênio disponível para medir. A equipe do laboratório foi muito útil para instalá-la e operar com segurança.”
A fábrica de oxigênio opera silenciosamente. Por enquanto, o oxigênio produzido no processo é ventilado para um tubo de escape, mas será armazenado após futuras atualizações do sistema.
“O processo de produção deixa para trás um emaranhado de metais diferentes”, acrescenta Meurisse, “e essa é outra linha útil de pesquisa, para ver quais são as ligas mais úteis que poderiam ser produzidas a partir daí e em que tipo de aplicações elas poderiam ser empregadas. Elas poderiam ser impressas em 3D diretamente, por exemplo, ou exigiriam refino? A combinação precisa de metais dependerá de onde na Lua o regolito é coletado – haveria diferenças regionais significativas.”
O objetivo final seria projetar uma ‘planta piloto’ que pudesse operar de forma sustentável na Lua, com a primeira demonstração de tecnologia direcionada para meados da década de 2020.
“A ESA e a Nasa estão voltando à Lua com missões tripuladas, desta vez com vistas a permanecer”, disse Tommaso Ghidini, chefe da Divisão de Estruturas, Mecanismos e Materiais da ESA. “Portanto, estamos mudando nossa abordagem de engenharia para um uso sistemático dos recursos lunares in situ. Estamos trabalhando com nossos colegas na Direção de Exploração de Robótica e Humana, na indústria e na academia europeias, para fornecer abordagens científicas de primeira classe e principais tecnologias facilitadoras como essa, em direção a uma presença humana sustentada na Lua e talvez, um dia, em Marte.”
