Nuova tecnologia per produrre il carburante su Marte. La nuova tecnologia produrrebbe su Marte un biocarburante a km 0. Tra i costituenti ci sarebbero l’anidride carbonica, la luce solare, l’acqua ghiacciata e due microbi. Quest’ultimi potrebbero quindi aiutare i futuri esploratori di Marte, a produrre carburante per missili e ossigeno sul pianeta rosso. L’idea, che è stata illustrata in uno studio pubblicato sulla rivista Nature Communications, arriva dall‘Institute of Technology.
Il processo di produzione di propellente sul suolo marziano sarebbe decisamente innovativo, soprattutto in confronto a quello adottato dalla NASA. Quest’ultima, ha progettato di trasportare dalla Terra, una quantità di 30 tonnellate di metano e di ossigeno liquido (Lox), dei carburanti utilizzati per la propulsione dei razzi in partenza dal nostro pianeta verso Marte, e viceversa. Il costo complessivo stimato è di circa 8 miliardi di dollari.
Un altro metodo proposto dalla NASA, per poter ridurre il costo è quello di utilizzare delle reazioni chimiche per produrre ossigeno liquido dall’anidride carbonica nell’atmosfera marziana. Tuttavia, anche questo metodo richiede ancora il trasporto di metano dalla Terra a Marte.
Lo studio
I ricercatori dell’Institute of Technology suggeriscono un’alternativa ispirata alla biologia, che potrebbe produrre sia metano che ossigeno liquido attraverso le risorse marziane. Inoltre, potrebbe generare anche ossigeno in eccesso per aiutare a sostenere la vita umana.
La ricerca effettuata dai ricercatori del Georgia Tech, propone di utilizzare le risorse in situ per produrre un carburante creato con una biotecnologia (bio-Isru), in grado di estrarre sia il propellente che l’ossigeno liquido dalla Co₂.
I ricercatori ritengono che, riuscire a produrre il propellente su Marte, sfruttando le risorse in loco, potrebbe ridurre notevolmente i costi della missione. Il processo bio-Isru, inoltre, andrebbe a produrre ben 44 tonnellate di ossigeno pulito in eccesso, da impiegare per altri scopi, come ad esempio il sostentamento di una colonizzazione umana.
Nick Kruyer, del Georgia Tech e primo autore dello studio, ha spiegato che: “L’anidride carbonica è una delle uniche risorse disponibili su Marte e la biologia è adatta per convertire la Co₂ in prodotti per la creazione di carburante per missili”.
Per poter produrre il propellente sono necessari anche due microbi, ossia i cianobatteri, delle alghe, e l’Escherichia coli. I primi, che sarebbero utilizzati per assorbire la Co₂ dall’atmosfera marziana, utilizzerebbero la luce solare per creare zuccheri. Mentre l’Escherichia coli, che verrebbero trasportati dalla Terra, convertirebbero gli zuccheri ottenuti in un propellente specifico per Marte. Questo sarebbe destinato ai razzi e ad altri dispositivi di lancio.
Il propellente prodotto su Marte è il 2,3-butandiolo. Questo può essere creato attraverso l’Escherichia, un batterio che sulla Terra viene utilizzato per creare polimeri per la produzione di gomma.
Il processo
Il processo, per essere effettuato su Marte, prevede il trasporto di materiali plastici. Questo verrebbero assemblati in dei foto-bioreattori, un impianto di carburante per missili, che presenta una dimensione paragonabile a quattro campi da calcio. I ricercatori hanno stimato che il loro metodo utilizzerebbe il 32% in meno di energia, questo rispetto alla strategia che prevedeva la spedizione di metano dalla Terra. Tuttavia, però peserebbe tre volte di più.
I cianobatteri si svilupperebbero all’interno dei reattori attraverso la fotosintesi, luogo in cui sarebbe necessaria l’anidride carbonica. Gli enzimi, in un reattore separato, abbatterebbero i cianobatteri in zuccheri alimentati dall’Escherichia coli, per riuscire così a produrre il propellente per razzi. Questo verrebbe diviso dal brodo di fermentazione del batterio con dei metodi di separazione molto avanzati.
I ricercatori, considerando che la gravità su Marte è solo un terzo di quella percepita sulla Terra, hanno analizzato il processo tenendo conto di questa sostanziale differenza tra i due pianeti per creare i combustibili.
Pamela Peralta-Yahya, coautrice e professore della School of Chemistry & Biochemistry e ChBE del Georgia Tech, a tal proposito ha spiegato che: “Abbiamo iniziato a considerare dei modi per poter sfruttare la gravità inferiore di Marte e la mancanza di ossigeno, per creare delle soluzioni che non sono rilevanti per i lanci sulla Terra”.
Il 2,3-butandiolo, nonostante sia un carburante per razzi più debole del metano, sarebbe comunque utile per la gravità su Marte. che è solo un terzo di quella presente sulla Terra. Secondo Peralta-Yahya: “Hai bisogno di molta meno energia per il decollo su Marte, il che ci ha dato la flessibilità di considerare diverse sostanze chimiche, che non sono progettate per il lancio di razzi sulla Terra”.
Conclusioni
Il team, attualmente, sta cercando di eseguire sia l’ottimizzazione biologica che dei materiali. Questa è indispensabile per ridurre notevolmente il peso del processo bio-Isru, rendendolo così più leggero di quello attualmente proposto.
Il miglioramento della velocità con cui i cianobatteri crescono su Marte, ad esempio, potrebbe ridurre le dimensioni del foto-bioreattore, abbassando significativamente il carico utile necessario per trasportare l’attrezzatura dalla Terra.
Matthew Realff, che lavora sull’analisi del processo basata sulle alghe, conclude affermando che: “Dobbiamo riuscire ad eseguire esperimenti per poter dimostrare che i cianobatteri possono essere coltivati in condizioni marziane, perché la differenza nello spettro solare su Marte, sia per la distanza dal Sole che per la mancanza di filtraggio atmosferico della luce solare con alti livelli di ultravioletti, potrebbero danneggiarli”.
I ricercatori ritengono di poter ottimizzare ulteriormente il loro metodo, ad esempio aumentando la produttività microbica. In questo modo utilizzerebbero il 59% in meno di energia rispetto alla strategia che prevedeva la spedizione di metano dalla Terra, con un peso in meno del 13%, e producendo comunque 20 tonnellate di eccesso di ossigeno.
Peralta-Yahya, conclude affermando che: “Visti i vantaggi distinti forniti dal processo biologico, come ad esempio la generazione di ossigeno in eccesso per la formazione di colonie, dovremmo iniziare a pensare a come progettare i microbi per il loro uso sicuro su Marte”.
FONTE:
https://www.globalscience.it/30631/andata-e-ritorno-da-marte-con-biocarburante-per-razzi-a-km-0/
