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Los ingenieros han demostrado con éxito cómo se puede extraer agua y oxígeno mediante la cocción del suelo lunar, con el fin de apoyar futuras bases lunares. Un demostrador de laboratorio, desarrollado por un consorcio formado por el Politécnico de Milán, la Agencia Espacial Europea, la Agencia Espacial Italiana y el Grupo OHB, se presenta esta semana en el Congreso Científico Europlaneta (EPSC) 2021.
La instalación utiliza un proceso de dos pasos, bien conocido en la química industrial para aplicaciones terrestres, que se ha personalizado para trabajar con una mezcla mineral que imita el suelo lunar. Alrededor del 50% del suelo lunar en todas las regiones de la Luna está compuesto por óxidos de silicio o de hierro, y éstos, a su vez, tienen alrededor de un 26% de oxígeno. Esto significa que un sistema que extraiga eficazmente el oxígeno del suelo podría funcionar en cualquier lugar de aterrizaje o instalación en la Luna.
En el montaje experimental, el simulante de suelo se vaporiza en presencia de hidrógeno y metano, y luego se "lava" con gas hidrógeno. Calentados por un horno a temperaturas de unos 1000 grados Celsius, los minerales pasan directamente de sólido a gas, sin que haya una fase fundida, lo que reduce la complejidad de la tecnología necesaria. Los gases producidos y el metano residual se envían a un convertidor catalítico y a un condensador que separa el agua. A continuación, se puede extraer el oxígeno mediante electrólisis. Los subproductos de metano e hidrógeno se reciclan en el sistema.
"Nuestros experimentos demuestran que el equipo es escalable y puede funcionar en un circuito cerrado casi completamente autosuficiente, sin necesidad de intervención humana y sin atascarse", afirma la profesora Michèle Lavagna, del Politécnico de Milán, que dirigió los experimentos.
Para comprender con precisión el proceso y preparar la tecnología necesaria para una prueba de vuelo, se han realizado experimentos para optimizar la temperatura del horno, la duración y la frecuencia de las fases de lavado, la proporción de las mezclas de gases y la masa de los lotes de simulante de suelo. Los resultados muestran que el rendimiento se maximiza procesando el simulante de suelo en lotes pequeños, a las temperaturas más altas posibles y utilizando fases de lavado largas.
El subproducto sólido es rico en sílice y metales que pueden ser procesados posteriormente para obtener otros recursos útiles para la exploración in situ de la Luna.
"La capacidad de contar con instalaciones eficientes de producción de agua y oxígeno in situ es fundamental para la exploración humana y para realizar ciencia de alta calidad directamente en la Luna", dijo Lavagna. "Estos experimentos de laboratorio han profundizado nuestra comprensión de cada paso del proceso. No es el final de la historia, pero es un buen punto de partida".
Fuentes, créditos y referencias:
Michelle Lavagna et al, Water production from lunar regolith through carbothermal reduction modelling through ground experiments, (2021). DOI: 10.5194/epsc2021-527
Imágen: Impresión artística de una base lunar. Crédito: ESA - P Carril
Vídeo: Vídeo que muestra el agua extraída del simulador de regolito lunar, 2021. Crédito: Politécnico de Milán