{"id":1702,"date":"2021-05-05T12:23:41","date_gmt":"2021-05-05T15:23:41","guid":{"rendered":"https:\/\/www.blogs.unicamp.br\/microfluidicaeengenhariaquimica\/?p=1702"},"modified":"2021-05-05T12:23:42","modified_gmt":"2021-05-05T15:23:42","slug":"como-funciona-o-processo-que-pretende-fazer-oxigenio-na-lua","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.blogs.unicamp.br\/microfluidicaeengenhariaquimica\/como-funciona-o-processo-que-pretende-fazer-oxigenio-na-lua\/","title":{"rendered":"Como funciona o processo que pretende fazer oxig\u00eanio na Lua"},"content":{"rendered":"\n
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Base lunar feita com impress\u00e3o 3D. Imagem: Shutterstock\/Metalysis\/Divulga\u00e7\u00e3o<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Transformando poeira da Lua em oxig\u00eanio<\/h3>\n

Engenheiros brit\u00e2nicos est\u00e3o ajustando um processo que ser\u00e1 usado para extrair oxig\u00eanio da poeira lunar, e gerando p\u00f3s de metal que poderiam ser utilizados em impressoras 3D<\/a> para fabrica\u00e7\u00e3o de materiais de constru\u00e7\u00e3o para uma base na Lua.<\/p>\n

Esse processo pode ser um passo inicial para o estabelecimento de uma usina extraterrestre de extra\u00e7\u00e3o de oxig\u00eanio.<\/p>\n

Isso ajudaria a permitir a explora\u00e7\u00e3o e sustentar a vida na Lua, evitando o enorme custo de envio de materiais da Terra.<\/p>\n

O oxig\u00eanio gerado seria usado principalmente para fazer combust\u00edvel para foguetes, mas tamb\u00e9m poderia fornecer ar para os colonizadores lunares.<\/p>\n

O projeto faz parte dos preparativos da ESA<\/a> (Ag\u00eancia Espacial Europ\u00e9ia) para estabelecer uma presen\u00e7a lunar permanente e sustent\u00e1vel. Os astronautas viver\u00e3o e trabalhar\u00e3o na Lua, onde ajudar\u00e3o a desenvolver e testar as tecnologias necess\u00e1rias para miss\u00f5es mais distantes no espa\u00e7o profundo.<\/p>\n

O regolito lunar<\/strong>, a fina camada de rocha empoeirada que cobre a Lua, n\u00e3o \u00e9 t\u00e3o diferente dos minerais encontrados na Terra. Em peso, cont\u00e9m cerca de 45% de oxig\u00eanio que se liga a metais como ferro e tit\u00e2nio, tornando-o indispon\u00edvel.<\/p>\n

A empresa brit\u00e2nica Metalysis<\/a> j\u00e1 desenvolveu um processo de extra\u00e7\u00e3o mineral que \u00e9 usado por ind\u00fastrias na Terra para produzir metais para manufatura.<\/p>\n

No in\u00edcio deste ano, demonstrou funcionar bem com reg\u00f3lito lunar simulado.<\/p>\n

A extra\u00e7\u00e3o ocorre por um processo eletroqu\u00edmico que ocorre em uma c\u00e2mara especialmente projetada – as usadas para pesquisas s\u00e3o do tamanho de uma m\u00e1quina de lavar. O material que cont\u00e9m oxig\u00eanio \u00e9 submerso em um sal fundido, aquecido a 950 \u00b0C.<\/p>\n

Uma corrente \u00e9 ent\u00e3o passada pelo material, o que funciona como gatilho para o oxig\u00eanio a ser extra\u00eddo, fazendo com que ocorra a migra\u00e7\u00e3o atrav\u00e9s do sal l\u00edquido para se coletar em um eletrodo, deixando para tr\u00e1s uma mistura de p\u00f3s met\u00e1licos.<\/p>\n

Como parte do projeto atual, os engenheiros da Metalysis est\u00e3o aprimorando a t\u00e9cnica com sua aplica\u00e7\u00e3o lunar em mente.<\/p>\n

A grande diferen\u00e7a \u00e9 que, na Terra, o oxig\u00eanio gerado n\u00e3o \u00e9 necess\u00e1rio, mas no espa\u00e7o ser\u00e1 o produto mais importante do processo. Isso significa que ele precisa ser projetado para produzir o m\u00e1ximo de g\u00e1s poss\u00edvel.<\/p>\n

Os engenheiros v\u00e3o mexer no processo ajustando a corrente el\u00e9trica e os reagentes para aumentar a quantidade de oxig\u00eanio, enquanto tentam reduzir a temperatura necess\u00e1ria para produzi-lo. Isso ajudar\u00e1 a reduzir a energia necess\u00e1ria, que j\u00e1 \u00e9 preciosa na lua.<\/p>\n

Eles tamb\u00e9m trabalhar\u00e3o para reduzir o tamanho da c\u00e2mara em que o processo ocorre para que possa ser transportado com efici\u00eancia para a lua.<\/p>\n

Paralelamente, a ESA e a Metalysis desafiaram os pesquisadores a desenvolver um sistema de monitoramento do processo que pudesse ser usado para monitorar a produ\u00e7\u00e3o de oxig\u00eanio em futuras instala\u00e7\u00f5es de extra\u00e7\u00e3o lunar.<\/p>\n

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Regolito lunar antes do processo (\u00e0 esquerda) e depois: sem oxig\u00eanio, ele se transforma em gr\u00e2nulos de metal. Fonte: Universidade de Glasgow\/Beth Lomax\/Divulga\u00e7\u00e3o<\/p><\/div>\n

Como mencionado anteriormente esse processo \u00e9 baseado em tecnologia eletroqu\u00edmica desenvolvida originalmente na Universidade de Cambridge (e posteriormente desenvolvida pela Metalysis), conhecida como processo Metalysis FFC Cambridge.<\/strong><\/p>\n\n\n\n

O processo FFC Cambridge<\/h3>\n

O processo FFC Cambridge (nomeado em homenagem aos seus inventores, Fray, Farthing e Chen, e sua institui\u00e7\u00e3o no momento da descoberta, a Universidade de Crambridge) \u00e9 um m\u00e9todo eletroqu\u00edmico para a redu\u00e7\u00e3o de \u00f3xidos dos metais do Grupo IV da tabela peri\u00f3dica, em especial o tit\u00e2nio.\u00a0<\/p>\n

Um diagrama ilustrando como esse processo funciona \u00e9 dado na Figura abaixo.<\/p>

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Um esquema geral que mostra o princ\u00edpio de opera\u00e7\u00e3o do processo Metalysis FFC Cambridge para a redu\u00e7\u00e3o de \u00f3xidos de metal no c\u00e1todo e a produ\u00e7\u00e3o de di\u00f3xido de carbono (quando usando um \u00e2nodo de carbono) ou oxig\u00eanio (quando usando um \u00e2nodo inerte). Fonte: The Chemical Engineer.<\/p><\/div>

O \u00f3xido de metal (MOx <\/sub>) a ser reduzido \u00e9 usado como um c\u00e1todo (cathode<\/em>): os el\u00e9trons v\u00e3o entrar neste eletrodo e reduzir os \u00edons met\u00e1licos no \u00f3xido at\u00e9 o metal em estado de oxida\u00e7\u00e3o zero, de acordo com a equa\u00e7\u00e3o mostrada no lado esquerdo da Figura.<\/p>\n

Enquanto isso acontece, os \u00e2nions de \u00f3xido (O2\u2013<\/sup>) deixam o c\u00e1todo e migram atrav\u00e9s do eletr\u00f3lito de cloreto de c\u00e1lcio fundido para o \u00e2nodo (anode<\/em>).<\/p>\n

O eletr\u00f3lito de cloreto de c\u00e1lcio deve ser mantido a temperaturas acima de 800 \u00b0C para ser condutor o suficiente e permitir que esses \u00e2nions se movam atrav\u00e9s da c\u00e9lula (e assim completar o circuito eletroqu\u00edmico), mas esta temperatura ainda est\u00e1 significativamente abaixo da necess\u00e1ria para derreter o regolito lunar.<\/p>\n

O processo FFC Cambridge foi originalmente desenvolvido para produzir tit\u00e2nio met\u00e1lico a partir de di\u00f3xido de tit\u00e2nio na Terra e, nesse contexto, o potencial de produ\u00e7\u00e3o de g\u00e1s oxig\u00eanio (O2<\/sub>) como subproduto da redu\u00e7\u00e3o do \u00f3xido met\u00e1lico foi considerado sem import\u00e2ncia.<\/p>\n

As c\u00e9lulas eletroqu\u00edmicas tradicional da Metalysis FFC Cambridge, portanto, usam um \u00e2nodo \u00e0 base de carbono, com o qual os \u00e2nions O2\u2013<\/sup> reagem para produzir di\u00f3xido de carbono (CO2<\/sub>, consulte a equa\u00e7\u00e3o no lado superior direito da Figura).<\/p>\n

Embora isso leve ao consumo gradual do \u00e2nodo de carbono, esses \u00e2nodos s\u00e3o baratos e abundantes na Terra, tornando o processo economicamente vi\u00e1vel.<\/p>\n

No entanto, para os prop\u00f3sitos dos pesquisadores britanicos, o CO2<\/sub> n\u00e3o \u00e9 um produto especialmente \u00fatil. Em vez disso, eles precisam adaptar o sistema para que o produto an\u00f3dico fosse oxig\u00eanio (equa\u00e7\u00e3o inferior no lado direito da Figura), em vez de di\u00f3xido de carbono.<\/p>\n

Isso, por sua vez, exige o uso de \u00e2nodos “inertes”, que n\u00e3o reagem com os \u00e2nions O2\u2013<\/sup>, mas que, em vez disso, facilitam a combina\u00e7\u00e3o desses \u00e2nions para dar O2<\/sub>, simultaneamente liberando el\u00e9trons para serem usados na redu\u00e7\u00e3o dos \u00edons met\u00e1licos do regolito lunar no c\u00e1todo.<\/p>\n

Um \u00e2nodo capaz de realizar essa rea\u00e7\u00e3o \u00e0 base de di\u00f3xido de estanho (SnO2<\/sub>) foi usado nos estudos iniciais dos pesquisadores que (embora bom o suficiente para mostrar uma prova de conceito) n\u00e3o \u00e9 um material ideal para esse prop\u00f3sito, como discutido em um recente artigo dos pesquisadores publicado na revista The Chemical Engineer<\/em><\/a>.<\/p>\n

Na verdade, encontrar \u00e2nodos adequados para gera\u00e7\u00e3o de oxig\u00eanio sob essas condi\u00e7\u00f5es continua sendo um dos principais desafios n\u00e3o resolvidos dessa abordagem.<\/p>\n

Fontes<\/strong><\/p>\n

Mark Symes e Beth Lomax. Fly Me O2<\/sub> The Moon<\/strong>. The Chemical Engineer<\/p>\n

ESA – Turning Moon dust into oxygen<\/strong><\/p>\n\n\n\n

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