Idrogeno e ossigeno per esplorare lo Spazio

Sperimentato con successo un sistema per produrre idrogeno e ossigeno nello Spazio: non tutti i problemi sono risolti, ma la strada è promettente.

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Illustrazione: potrebbe apparire così il nostro primo veicolo interplanetario con un settore a gravità artificiale.|Nasa

Non essendoci aree di servizio nello Spazio, è bene portarsi da casa tutto il necessario per il viaggio, dall'acqua, ai viveri, al carburante. Alcune cose sono molto pesanti, .altre non troppo facili da trasportare: portarsi dietro grandi stock di ossigeno, per esempio, potrebbe essere pericoloso.

 

Una possibile soluzione viene da uno studio tedesco che innova la fotocatalisi: una reazione che produce idrogeno e ossigeno a partire dalla più sicura acqua.

 

Come bere un bicchier d'ossigeno. Il metodo fotocatalitico sfrutta la luce solare (o delle stelle) e un materiale semiconduttore (in questo caso il rutenio) immerso nell'acqua. La luce colpisce il semiconduttore e libera un elettrone, creando una sorta di "buco energetico" che richiama elettroni dalle molecole d'acqua, spezzandole. Viene prodotto così ossigeno e un protone, che può legarsi con un elettrone libero formando idrogeno.

 

Samantha Cristoforetti al lavoro sull'OGS
Samantha Cristoforetti al lavoro sull'OGS (Oxygen Generation System), il dispositivo che fornisce ossigeno alla ISS. | ESA/NASA

 

Sulla Stazione Spaziale Internazionale l'ossigeno viene già prodotto a partire dall'acqua, ma con un metodo leggermente diverso, l'elettrolisi. Sulla ISS l'acqua viene infatti spezzata da una corrente elettrica generata dai grandi pannelli solari, quindi, in ultima analisi, sempre dal Sole. Tuttavia il metodo fotocatalitico è più efficiente e leggero, dal punto di vista delle tecnologie implicate.

 

Le applicazioni del metodo fotocatalitico sono interessanti anche a terra e vengono infatti studiate per applicazioni di energie rinnovabili a basso costo. Dalla luce del Sole e dall'acqua di mare si potrebbe per esempio ricavare idrogeno, rilascando ossigeno in atmosfera.

 

La torre di caduta dell'università di Brema, dove il sistema è stato testato.
La torre di caduta dell'università di Brema, dove il sistema è stato testato. | Sludge G/Flickr, CC BY-SA

Microgravità della situazione. C'è un solo problema nel portare questa tecnologia nello spazio: la scarsa gravità. Senza la gravità terrestre, le bolle di ossigeno e idrogeno non vanno verso l'alto, per il semplice fatto che non c'è un "alto", e restano attaccate al semiconduttore, interrompendo di fatto il processo.

 

Caduta libera. Per ovviare il problema delle bolle, i ricercatori dell'università di Brema hanno scolpito la superficie del semiconduttore creando una nanostruttura che "forza" il distacco delle bolle di gas. Il nuovo materiale è stato sperimentato con successo in una torre di caduta alta 120 metri, dov'è possibile simulare l'assenza di gravità per 9,3 secondi.

 

L'efficienza registrata nel test è ottima, ma non tutto è risolto: una volta distaccate dal semiconduttore, come recuperare le bolle di gas? Di questo si occuperanno studi futuri, anche se qualche idea c'è. Si potrebbe ottenere la spinta necessaria grazie a piccole centrifughe, oppure sfruttando direttamente la forza d'inerzia dell'accelerazione della navicella.

23 Luglio 2018 | Davide Lizzani