Cómo respirar en la Luna

Las rocas lunares pueden ser procesadas directamente para producir oxígeno.

Científicos de Cambridge en el Reino Unido, han desarrollado un reactor que puede crear oxígeno a partir de rocas lunares — una tecnología vital si planetas crear una base lunar para lanzamientos.

Ya sea para aprovechar los recursos de la Luna o para usarlo como punto de salida para explorar lugares más profundos del espacio, los ocupantes de cualquier futura base lunar necesitarán oxígeno para sobrevivir. Enviar enormes cantidades a la Luna sería extremadamente caro — tal vez con un coste de 100 millones de dólares por tonelada de acuerdo con algunas estimaciones — por lo que los investigadores están examinando formas potencialmente más baratas de producir oxígeno en la propia Luna.

La NASA ha estado buscando formas de conseguir oxígeno de las rocas lunares desde hace varios años. En 2005, como parte del programa de Desafíos del Centenario, la agencia ofreció un premio de 250 000 dólares al primer equipo en lograr un conjunto que pudiese extraer cinco kilogramos de oxígeno en ocho horas a partir de alguna roca lunar simulada. A pesar de elevar el premio a 1 millón de dólares en 2008 con la ayuda de la Autoridad Espacial de California, el premio sigue sin dueño. Además, el programa en curso de Utilización de Recursos In Situ de la agencia está actualmente observando distintas tecnologías para extraer oxígeno de las rocas lunares.

Ahora, Derek Fray, químico de materiales de la Universidad de Cambridge en el Reino Unido, y sus colegas han logrado una solución potencial modificando un proceso electroquímico que inventaron en 2000 para lograr metales y aleaciones a partir de óxidos de metal1. El proceso usa el óxido — también encontrado en rocas marcianas — como cátodo, junto con un ánodo hecho de carbono. Para lograr el flujo de corriente en el sistema, los electrodos se sitúan en una solución de electrolito de cloruro cálcico fundido (CaCl2), una sal común con un punto de fusión de casi 800 °C.

Ánodo erosionado

La corriente arranca los átomos de oxígeno de las bolitas de óxido de metal, las cuales están ionizadas y se disuelven en la sal fundida. Los iones de oxígeno cargados negativamente se mueven a través de la sal fundida hacia el ánodo donde logran sus electrones extra y reaccionan con el carbono para producir dióxido de carbono — un proceso que erosiona el ánodo. Mientras tanto, el metal puro se forma sobre el cátodo.

Para hacer que el sistema produzca oxígeno y no dióxido de carbono, Fray tuvo que hacer un ánodo no reactivo. Esto fue crucial: "son esos ánodos, no funciona", dice Fray. Descubrió que el titanato de calcio, que es un mal conductor eléctrico por sí mismo, se hace mucho mejor conductor cuando se le añade algo de rutenato de calcio. Esta mezcla produjo un ánodo que apenas se erosionaba — tras hacer funcionar el reactor durante 150 horas, Fray calculó que el ánodo se desgastaría unos tres centímetros al año.

En sus pruebas, Fray y sus colegas usaron una roca lunas simulada conocida como JSC-1, desarrollada por la NASA. Fray adelanta que tres reactores, cada uno de un metro de alto, serían suficientes para generar una tonelada de oxígeno al año en la Luna. Se necesitan tres toneladas de roca para producir una de oxígeno, y en las pruebas el equipo vio una recuperación del oxígeno de casi el 100%, comenta. Fray presentó sus resultados la semana pasada en el Congreso de la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada en Glasgow, Reino Unido.

Para calentar el reactor en la Luna se necesitaría una pequeña cantidad de energía, señala Fray, y el propio reactor puede aislarse térmicamente para mantener el calor en él. "No sería un problema", comenta. Los tres reactores necesitarían aproximadamente 4,5 kilovatios de potencia — no mucho más de lo que se usa para calentar un calefactor eléctrico de un hervidor doméstico — la cual podría suministrarse mediante paneles solares o incluso un pequeño reactor nuclear situado en la Luna.

Con un aporte extra de 10 millones de libras (16,5 millones de dólares), Fray dice que sería capaz de desarrollar un "prototipo robusto" de un reactor mayor que podría ser manejado de forma remota. Actualmente está trabajando junto con la Agencia Espacial Europea para lograr este objetivo.

Autoensamblaje

Una técnica similar para la extracción de oxígeno está siendo desarrollada por Donald Sadoway en el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) en Cambridge, Massachusetts, pero su proceso funciona a una temperatura mucho mayor de unos 1600 °C — lo cual significa que la roca lunar se funde y puede actuar como electrolito ella misma. Produce metal fundido, incluyendo hierro, el cual cae al fondo. Fray dice que su proceso es más eficiente debido a que funciona a una temperatura más baja, pero Sadoway insiste en que la electrólisis de sal fundida, como se conoce a su técnica, recupera de todos sitios el calor extra que necesita. "En el proceso de Derek, la sal fundida le permite funciona a una temperatura mucho más baja", dice Sadoway, "pero aún tiene que consolidar la roca lunar en una forma sólida". Esto es a menudo difícil debido a la naturaleza de arena fina de la roca lunar, comenta.

El reactor de Sadoway podría incluso construirse a sí mismo. El interior estaría hecho de regolito lunar — los restos polvorientos que forman la superficie lunar — calentado eléctricamente para fundirlo, y el exterior sería de regolito sólido enfriado. "Formamos el muro del reactor permitiendo que el regolito fundido se congele", dice, pero admite que iniciar el proceso es "complejo".

Sadoway dice que con suficiente patrocinio, podría tener su sistema a escala en dos años. Su proceso ha sido preseleccionado por la NASA y está recibiendo algo de patrocinio de la agencia. "Una vez solucionado el problema de los materiales en la escala de laboratorio deberíamos ser capaces de avanzar rápidamente", señala.

Fuente | Ciencia Kanija