PRODURRE MOLECOLE PER LA VITA USANDO RISORSE PRESENTI SUL POSTO

Ossigeno lunare con la fotosintesi extraterrestre

Il suolo della Luna contiene catalizzatori che possono consentire, usando la luce solare, la fotosintesi di ossigeno e carburante a partire dall’acqua e dall’anidride carbonica. Lo spiega un team di scienziati cinesi in uno studio, pubblicato sulla rivista Joule, condotto su campioni di terreno lunare portati sulla Terra dalla missione Chang’e 5

     06/05/2022
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Questo schema mostra come il suolo lunare possa fungere da catalizzatore per la fotosintesi extraterrestre per produrre ossigeno e combustibili necessari per la sopravvivenza a lungo termine sulla Luna. Crediti: Yingfang Yao

Nonostante ritardi e contrattempi, il programma Artemis va avanti. E sulla Luna, nel giro di qualche anno, ci rimetteremo piede. Ma da qui a “colonizzarla” il passo è lungo. Se oltre a qualche missione mordi e fuggi si vorrà tentare di stabilire basi abitate in modo permanente, sarà necessario – visto il costo proibitivo del “trasporto merci” con destinazione il nostro satellite – inventarsi qualche sistema per produrre sul posto i beni di più largo consumo. Ossigeno innanzi tutto.

Come? Una possibile risposta arriva oggi sulle pagine di Joule da un team di fisici della materia cinesi guidato da Yingfang Yao e Zhigang Zou dell’Università di Nanchino. Analizzando i campioni di polvere lunare raccolti e portati sulla Terra dalla missione Chang’e 5, i ricercatori hanno visto che contengono composti – fra i quali sostanze ricche di ferro e titanio – che potrebbero essere impiegati come catalizzatori per la produzione di idrocarburi e, appunto, di ossigeno. Il tutto a partire dai pochi ingredienti disponibili in situ: luce solare, acqua e anidride carbonica.

A consentire l’alchimia è un processo arcinoto: la fotosintesi, ovvero la sintesi di sostanze chimiche attraverso la luce. A differenza di quella che ci tiene in vita qui sulla Terra, però, nella fotosintesi extraterrestre proposta da Yao e colleghi il lavoro di piante e clorofilla viene svolto dai catalizzatori presenti nel suolo lunare.

Elettrolisi con suolo lunare alimentata da energia solare. Crediti: Yingfang Yao

Partendo dall’acqua estratta dalla Luna e dal vapore e dall’anidride carbonica prodotti dagli stessi astronauti espirando, il sistema si avvale del terreno e della luce solare per l’elettrolisi dell’acqua, producendo così ossigeno e idrogeno. Successivamente, sempre grazie ai catalizzatori presenti nel terreno, questa volta tramite idrogenazione, le molecole di idrogeno e di anidride carbonica vengono combinate per produrre idrocarburi e alcoli – come per esempio il metano e il metanolo – da impiegare come combustibili.

Non utilizzando energia esterna ma solo luce solare e materia prima presente sul posto, a km zero, questa tecnica potrebbe – in linea di principio – garantire produzione a “consumo zero” per sostenere la vita su una base lunare. Va detto che l’efficienza catalitica del suolo lunare è inferiore a quella dei catalizzatori disponibili sulla Terra. Ma i ricercatori stanno già mettendo a punto alcuni miglioramenti, spiega Yao, come per esempio la produzione di catalizzatori più efficienti tramite la fusione del suolo lunare in un materiale nanostrutturato ad alta entropia. E alla prima opportunità tenteranno un test del sistema nello spazio, magari nel corso di una delle future missioni lunari cinesi con equipaggio.

Per saperne di più:

  • Leggi su Joule l’articolo “Extraterrestrial photosynthesis by Chang’E-5 lunar soil”, di Yingfang Yao, Lu Wang, Xi Zhu, Wenguang Tu, Yong Zhou, Rulin Liu, Junchuan Sun, Bo Tao, Cheng Wang, Xiwen Yu, Linfeng Gao, Yuan Cao, Bing Wang, Zhaosheng Li, Wei Yao, Yujie Xiong, Mengfei Yang, Weihua Wang e Zhigang Zou