Учёные разработали метод получения ракетного топлива из CO2 на Марсе
Исследователи предложили инновационный способ производства ракетного топлива для обратного полёта с Марса, используя углекислый газ, находящийся в атмосфере планеты. Данная методика основывается на электрохимическом восстановлении, при котором электрический ток инициирует химическую реакцию. Об этом сообщается в исследовании, опубликованном в журнале ACS Catalysis. Об этом пишет портал Science XXI.
Технология позволяет синтезировать метан, который может быть использован в качестве жидкого ракетного топлива. В настоящее время несколько двигателей, включая Raptor, работающие на жидком кислороде и метане, применяются в ракете Starship, разрабатываемой компанией SpaceX для миссий на Марс. «Наша работа заключается в том, чтобы преобразовывать CO2 в углеродсодержащие топлива и химические вещества с помощью электричества», — цитирует Картера Расина, аспиранта Техасского университета A&M и участника исследовательской группы, сайт Space.com.
Исследование возглавил химик-инженер Ахмед Бадрелдин из Университета Миссисипи. Он отметил, что доставка всех необходимых материалов с Земли на Марс невозможна, так как каждый дополнительный килограмм значительно увеличивает стоимость запуска и усложняет преодоление земного притяжения. «Ключевой вопрос заключается в том, как производить топливо и химические вещества, необходимые для космических исследований, из доступных на месте ресурсов», — добавил Бадрелдин.
Электрохимическое восстановление происходит в электролизёре: электроны перемещаются от анода к катоду. На аноде вода окисляется, теряя электрон, который передаётся углекислому газу на катоде, где один из атомов углерода восстанавливается. Затем углерод может реагировать с водородом и кислородом, полученными при расщеплении воды. Материал катализатора на аноде определяет, какие углеродные соединения будут образованы: золото приводит к образованию монооксида углерода, а медь — более сложных соединений, включая спирты, этанол и метан.
Отличительной чертой работы команды Бадрелдина является создание нанометрового медного катализатора, легированного азотом. Такой катализатор позволяет получать почти чистый метан, в отличие от предыдущих методов, которые давали множество побочных продуктов. На Земле их отделяют с помощью сложного оборудования, но доставить такие громоздкие устройства на Марс невозможно. Атмосфера Марса, хотя и разреженная, на 96% состоит из углекислого газа, что делает сырьё практически неограниченным.
Метод может быть полезен и на Земле: метан можно производить из углекислого газа, уже содержащегося в атмосфере, вместо его добычи. «Если мы сможем создавать эти продукты из уловленного CO2 и возобновляемой электроэнергии, это снизит зависимость от ископаемого углерода и поможет замкнуть углеродный цикл», — отметил Расин. Однако при сжигании такого метана CO2 возвращается в атмосферу, что делает цикл углеродно-нейтральным, а не отрицательным. Бадрелдин полагает, что технология пока не готова для длительного хранения углерода в связанном виде.
