A Lua possui oxigênio e minerais abundantes, coisas indispensáveis a qualquer civilização espacial. O problema é que eles estão presos juntos no regolito. Separar os dois fornecerá uma riqueza de recursos críticos, mas separá-los é um problema complicado.
O regolito da Lua varia de 2 metros (6,5 pés) de profundidade nas regiões éguas a 20 metros (65 pés) de profundidade nas regiões montanhosas. Ao contrário da Terra, onde a superfície é moldada e construída por processos biológicos e geológicos, o regolito da Lua é composto principalmente de fragmentos pulverizados e explodidos da crosta causados por impactos. O oxigênio e os minerais estão presos em óxidos minerais e em partículas vítreas criadas pelo calor dos impactos.
O oxigênio é o elemento mais abundante no regolito da Lua, representando entre 40-45% do regolito em peso. Os cientistas estudam a utilização de recursos in situ (ISRU) há anos, tentando encontrar um método para separar o oxigênio dos outros elementos, para fazer uso de ambos. Normalmente, isso requer muita energia, o que é uma barreira significativa.
Novas pesquisas apoiadas pela Agência Espacial Européia descrevem um método para extração de oxigênio que não requer tanta energia.
"Esse oxigênio é um recurso extremamente valioso, mas é quimicamente ligado ao material como óxidos na forma de minerais ou vidro e, portanto, não está disponível para uso imediato", explica a pesquisadora Beth Lomax, da Universidade de Glasgow, cujo trabalho de doutorado é sendo apoiado pela Networking and Partnering Initiative da ESA, aproveitando a pesquisa acadêmica avançada para aplicações espaciais.
"Esta pesquisa fornece uma prova de conceito de que podemos extrair e utilizar todo o oxigênio do regolito lunar, deixando um subproduto metálico potencialmente útil", disse Lomax em comunicado à imprensa.
O método de extração depende da eletrólise, algo que a maioria de nós aprende no ensino médio. Mas esse método usa sal fundido como eletrólito.
"O processamento foi realizado usando um método chamado eletrólise de sal fundido", disse Lomax. “Este é o primeiro exemplo de processamento direto de pó a pó do simulador de regolito lunar sólido que pode extrair praticamente todo o oxigênio. Métodos alternativos de extração lunar de oxigênio atingem rendimentos significativamente mais baixos ou exigem que o regolito seja derretido com temperaturas extremas superiores a 1600 ° C. ”
Este método utiliza sal derretido de cloreto de cálcio como eletrólito. O regolito simulado é colocado em uma cesta de malha e tudo é aquecido a 950 C (1740 F.) Nessa temperatura, o regolito permanece sólido. Em seguida, a corrente é aplicada e o oxigênio é extraído e coletado em um ânodo. Outros métodos de extração requerem aquecimento de tudo a 1600 C (2900 F), um aumento maciço na energia necessária.
Este método extraiu 96% do oxigênio em 50 horas. Mas em apenas 15 horas, conseguiu extrair 75%. Como o oxigênio é tão abundante no regolito lunar, esses resultados parecem promissores.
"Este trabalho é baseado no processo da FCC - a partir das iniciais de seus inventores em Cambridge - que foi ampliado por uma empresa britânica chamada Metalysis para a produção comercial de metais e ligas", disse Lomax.
A Metalysis desenvolveu o método de eletrólise de sal fundido precisamente porque consome menos energia. O material a ser separado não precisa ser líquido, portanto, é necessária menos energia. Eles também afirmam que seu sistema não produz subprodutos tóxicos.
"Estamos trabalhando com a Metalysis e a ESA para traduzir esse processo industrial para o contexto lunar, e os resultados até agora são muito promissores", observa Mark Symes, supervisor de doutorado de Beth na Universidade de Glasgow.
A disponibilidade de diferentes minerais muda dependendo da localização na Lua. Há muito trabalho para mapear e explorar os recursos da Lua.
James Carpenter, oficial de estratégia lunar da ESA comenta: “Este processo daria aos colonos lunares acesso ao oxigênio para combustível e suporte à vida, bem como a uma ampla gama de ligas metálicas para fabricação no local - a matéria-prima exata disponível dependeria de onde Lua eles pousam. ”
Com foguetes reutilizáveis desenvolvidos por empresas como a SpaceX, o custo de transporte de material para fora do poço de gravidade da Terra caiu. Mas ainda é caro. Pode custar dezenas de milhares de dólares para transportar um único quilograma para a Lua. Esse custo significa que quaisquer planos realistas para um posto ou colônia da Lua seriam um grande esgotamento financeiro.
Sem uma maneira de extrair recursos para combustível e construção, e sem uma fonte de oxigênio na Lua, parece improvável que os seres humanos possam estabelecer qualquer tipo de presença lá. Os avanços tecnológicos como esse desempenharão um papel enorme no futuro da exploração espacial.
Mais:
- Press Release: OXIGÊNIO E METAL DO LUNAR REGOLITH
- Artigo: Comprovando a viabilidade de um processo eletroquímico para a extração simultânea de oxigênio e produção de ligas metálicas a partir do regolito lunar
- NASA: Utilização de Recursos In Situ
- Revista Space: Coletando Recursos do Sistema Solar. Utilização de recursos in situ
