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13 oct. 2009

Crear oxígeno en La Luna ya es posible

Un grupo de científicos de Cambridge, Inglaterra han descubierto como crear oxígeno a través de las rocas lunares, gracias a un reactor. Esto facilitaría las futuras implantaciones de bases lunares.

Transportar enormes cantidades de oxígeno a la Luna sería extremadamente costoso –tal vez llegue a costar hasta $100 millones por tonelada–, por lo que se están examinando formas potencialmente más económicas de producir oxígeno en el satélite.

La NASA ha estado buscando formas de obtener oxígeno de rocas lunares durante varios años. En el 2005, como parte de su programa Desafíos Centenarios, la agencia ofreció un premio de $250.000 para el primer equipo de investigadores que ideara la forma de extraer 5 kilogramos de oxígeno en 8 horas a partir de algunas rocas lunares simuladas. A pesar de que elevó el premio a $1 millón en el 2008 con ayuda de la Autoridad Espacial de California, todavía no hay ganador. Además, el programa continuo de Utilización de Recursos In Situ de la agencia está analizando varias tecnologías distintas para extraer oxígeno de rocas lunares.

Ahora, Derek Fray, un químico experto en materiales de la Universidad de Cambridge, Inglaterra, y sus colegas han ideado una solución potencial modificando un proceso electroquímico que inventaron en el 2000 para obtener metales y aleaciones de óxidos metálicos. El proceso usa los óxidos –también encontrados en rocas lunares– como cátodo, junto con un ánodo de carbono. Para lograr que la corriente fluya en el sistema, los electrodos descansan en una solución de electrolitos de cloruro de calcio fundido, una sal común con un punto de fundición de casi 815 grados Celsius.

Anodo erosionante. La corriente despoja a las partículas de óxido metálico de átomos de oxígeno, que están ionizados y se descomponen en la sal derretida. Los iones de oxígeno cargados negativamente se mueven a través de la sal derretida hacia el ánodo, donde ceden sus electrones adicionales para reaccionar con el carbono para producir bióxido de carbono, proceso que erosiona el ánodo. Mientras tanto, se forma metal puro en el cátodo.

Para lograr que el sistema produzca oxígeno y no bióxido de carbono, Fray tuvo que fabricar un ánodo no reactivo. Esto era crucial: “Sin esos ánodos, no funciona”, dice Fray, quien descubrió que el titanato de calcio, que por cuenta propia es un conductor eléctrico pobre, se convertía en un conductor mucho mejor cuando se le añadía un poco de rutenato de calcio.

Esta mezcla produjo un ánodo que difícilmente se erosiona – después de operar el reactor durante 150 horas, Fray calculó que el ánodo se desgastaría más o menos 1,2 pulgadas anuales.

En sus pruebas, Fray y sus colegas utilizaron una roca lunar simulada llamada JSC-1, desarrollada por la NASA. Fray anticipa que bastarían tres reactores para generar una tonelada de oxígeno anual en la Luna – cada uno de un metro de altura. Se necesita tres toneladas de rocas para producir cada tonelada de oxígeno, y en las pruebas el equipo observó casi 100% de recuperación de oxígeno, afirma. Fray presentó los resultados a principios de agosto en el Congreso del Sindicato Internacional de Química Pura y Aplicada, en Glagow, Reino Unido. Para calentar el reactor lunar se necesitaría simplemente una pequeña cantidad de energía, destaca Fray, y el propio reactor puede aislarse térmicamente para encerrar el calor. “No sería un problema”, considera. Los tres reactores necesitarían cerca de 4,5 kilovoltios de energía –no mucho más que la necesaria para calentar un calefactor de inmersión doméstico– que podrían provenir de paneles solares o incluso un reactor nuclear pequeño colocado en la luna.

Fray afirma que si contara con $16,5 millones adicionales podría desarrollar un “prototipo robusto” de un reactor más grande que podría operarse remotamente. Ahora está trabajando con la Agencia Espacial Europea (ESA) para alcanzar esta meta.

Auto ensamblaje Una técnica similar de extracción de oxígeno está siendo desarrollada por Donald Sadoway, del Instituto Tecnológico de Massachusetts, pero su proceso trabaja a una temperatura mucho más elevada de hasta más o menos 1.600 grados Celsius, lo que significa que la roca lunar es derretida y puede actuar en sí misma como electrolito. Produce metal derretido, incluyendo hierro, que se desploma al fondo. Fray afirma que su proceso es más eficiente porque trabaja a menor temperatura, pero Sadoway insiste en que la electrólisis de sal derretida, como se conoce a su técnica, compensa en otras partes el calor adicional que necesita. “En el proceso de Derek, la sal derretida le permite operar a una temperatura mucho menor”, afirma Sadoway, “pero todavía tiene que consolidar la roca lunar en forma sólida”. A menudo esto es difícil debido a la naturaleza arenosa y fina de la roca lunar.

El reactor de Sadoway incluso se podría auto-construir. El interior sería regolito lunar –cascajo polvoroso que forma la superficie lunar– calentado eléctricamente para derretirlo, y el exterior sería regolito sólido que se ha enfriado. “Formamos la pared del reactor permitiendo el congelamiento del regolito derretido”, precisa, aunque admite que comenzar el proceso es “complicado”.

Sadoway afirma que con financiamiento suficiente podría mejorar su sistema en dos años. Su proceso está recibiendo un poco de financiamiento de NASA. “Una vez que solucionemos problemas de materiales en el laboratorio, deberíamos poder avanzar rápidamente”, añade.


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