A eletrólise da água para produzir oxigênio para respirar em bases na Lua ou em Marte pode ser até 11% menos eficiente devido às suas gravidades mais baixas em comparação com a Terra, descobriram pesquisadores do Reino Unido. A descoberta apoia a viabilidade da abordagem, mas destaca a importância de limitar os efeitos da baixa gravidade no desenvolvimento de tais sistemas para futuras missões.
A gravidade na Lua e em Marte é de apenas 0,16g e 0,37g, respectivamente, em comparação com 1g da Terra. Os cientistas sabiam que a eletrólise da água é menos eficiente em zero g, devido às bolhas de oxigênio serem menos flutuantes e se acumularem ao redor dos eletrodos. No entanto, os desafios técnicos significavam que ninguém havia estudado o processo em níveis de micro-g entre 0,01g e 1g e, portanto, como a gravidade lunar ou marciana afetaria a produção de oxigênio.
Agora, uma equipe liderada por Mark Symes da Universidade de Glasgow, no Reino Unido, realizou pela primeira vez experimentos de eletrólise da água dentro dessa faixa. Eles usaram um sistema de centrifugação a bordo de voos de queda livre com a ajuda do Fly Your Thesis da Agência Espacial Europeia! programa.
“A extensão dessa eficiência reduzida na gravidade lunar é comparativamente leve: talvez apenas 11% ou menos menos eficiente”, diz Symes. “Isso significa que a eletrólise da água pode ser uma rota viável para a produção de oxigênio na lua, pelo menos em termos de eficiência.”
O sistema de centrífuga, que incluiu uma célula de eletrólise, pode ser girado para simular forças gravitacionais de 1g a 8g. Os pesquisadores montaram esse sistema dentro do Airbus Zero-G da Novespace da França, que voou em arcos parabólicos para trazer o sistema – e os pesquisadores – à gravidade zero. A centrífuga foi então girada para simular forças gravitacionais entre 0,01g e 1g.
Os resultados sugerem que mitigar a queda de 11% na eficiência da produção de oxigênio sob a gravidade lunar exigiria cerca de 1% a mais de energia para igualar a produção na Terra. “É importante saber que tipo de desempenho e eficiência podem ser esperados, pois cada watt de energia precisa ser orçado em missões espaciais”, diz Symes.
“O trabalho demonstra mais uma vez que a produção eletrolítica de oxigênio na Lua e em Marte é viável”, diz Katharina Brinkert, que estuda a produção de oxigênio em microgravidade na Universidade de Warwick, no Reino Unido. “No entanto, os desafios em relação à entrada de energia adicional necessária devido à dessorção de bolhas de gás dificultada permanecem.”
Symes sugere que soluções para superar os efeitos da baixa gravidade podem incluir a estruturação de eletrodos para que as bolhas se soltem mais facilmente ou simplesmente agitar o eletrolisador para desalojar as bolhas. “Nossa célula não está otimizada, então células mais realistas definitivamente precisam ser construídas e testadas”, acrescenta Symes.
Testar e otimizar sistemas de eletrólise agora pode ser muito mais rápido e fácil graças aos resultados que a equipe obteve. Como referência, isso significa que a evolução do oxigênio na Lua ou em Marte pode ser prevista sem sempre fazer voos parabólicos caros e demorados. Isso exigiria apenas experimentos de centrífuga de alto g baseados no solo e extrapolando os resultados para os níveis de gravidade lunar e marciano. “Isso é particularmente benéfico, considerando os requisitos de teste de longo prazo para sistemas que evoluem de oxigênio antes de sua aplicação na Lua e em Marte”, acrescenta Brinkert.
Publicado em 26/02/2022 03h29
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