El ciclo artificial del carbono, inspirado en el proceso natural de la Tierra, ofrece una solución que ahorra recursos para las misiones espaciales. industrial Fotosíntesis La conversión fotocatalítica de dióxido de carbono es un enfoque prometedor, pero es necesario mejorar la eficiencia.

Actualmente, las misiones espaciales se basan principalmente en el transporte de necesidades básicas desde la Tierra. Esto es extremadamente difícil y logísticamente imposible cuando pretendemos desarrollar estaciones o hábitats en lugares extraterrestres como la Luna y Marte.

Por ejemplo, un astronauta necesita casi un kilogramo de oxígeno al día para mantener su vida. Por lo tanto, cada año se deben transportar toneladas de oxígeno para construir una estación en ubicaciones extraterrestres, lo que aumenta el costo y el riesgo de la misión.

Se espera que esta situación cambie mediante la construcción de un ciclo artificial del carbono en sitios extraterrestres. En la Tierra, el ciclo del carbono permite que los átomos de carbono salgan de la atmósfera (que se encuentran en compuestos de carbono gaseosos como el dióxido de carbono).₂ Y CH₄) al suelo (presentado en forma de azúcar, almidón, etc..) Y finalmente regresar a la atmósfera para cerrar el ciclo.

El aporte de energía para este ciclo biogeoquímico lo proporciona la energía solar, donde las plantas u otros organismos absorben la energía solar para convertir el dióxido de carbono.₂ y h₂O en compuestos basados ​​en carbono y oxígeno. a través de Fotosíntesis.

Dado que los sitios extraterrestres actualmente atacados (cualquierLa Luna y Marte) recibieron abundante irradiación solar y mostraron una gran cantidad de dióxido de carbono.₂ y h₂Para las reservas, esta estrategia de fotosíntesis podría adoptarse para construir un sistema artificial del ciclo del carbono en sitios extraterrestres para proporcionar suficiente propulsor y soporte vital para las misiones espaciales.

Con el descubrimiento de abundantes reservas de dióxido de carbono y agua en sitios extraterrestres, se ha propuesto que la conversión fotocatalítica de dióxido de carbono también podría implementarse en sitios extraterrestres para construir un ciclo de carbono artificial que proporcione propulsor y soporte vital para las misiones espaciales. Crédito: Revista China de Catálisis

Fotosíntesis artificial: una solución sostenible

En este contexto, se ha llevado a cabo la fotosíntesis artificial mediante dióxido de carbono fotocatalítico.₂ La transición es muy prometedora para lograr un ciclo sostenible. Específicamente, tal estrategia podría imitar el papel de la fotosíntesis de las plantas verdes y se esperaría que reconstruyera el ciclo natural del carbono en la Tierra, que actualmente está detenido por el aumento del dióxido de carbono.₂ emisión.

Esta estrategia de fotosíntesis artificial, si se implementa con éxito en sitios extraterrestres como parte de ISRU, también podría permitir la construcción de un ciclo de carbono artificial en sitios extraterrestres. Hasta la fecha, muchos productos se han producido con éxito mediante CO2 fotocatalítico.₂ Conversiones, como CO y CH₄el capítulo₃Ah, y HCHO.

Sin embargo, la fotocatálisis de CO₂ La eficiencia de conversión sigue siendo insatisfactoria para cumplir con aplicaciones prácticas. Así, el desarrollo de la fotosíntesis.₂ La conversión con excelente eficiencia de fotoconversión y selectividad de producto es muy buscada por sus aplicaciones no solo en la Tierra sino también en sitios extraterrestres.

Perspectivas de investigación sobre fotocatálisis extraterrestre.

Recientemente, un equipo de investigación dirigido por el profesor Yujie Xiong de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China escribió un comentario sobre el dióxido de carbono fotocatalizado extraterrestre.₂ Conversión para proporcionar una guía concisa y clara para el desarrollo de la fotosíntesis de CO₂ La conversión y su aplicación fuera de la Tierra. Primero definen los principios básicos y generales del dióxido de carbono fotocatalítico.₂ transformación.

Luego resumieron los problemas que podría enfrentar la fotocatálisis cuando se implemente en sitios extraterrestres. Finalmente, se presentan perspectivas sobre el desarrollo en este campo.

Los resultados fueron publicados en Revista china de catálisis.

Referencia: “Empresa fotocatalítica₂ Transformación: más allá de la Tierra” por Jingxiang Lu, Zhao Zhang, Ferdi Carradas y Yujie Xiong, 10 de agosto de 2023, Revista china de catálisis.
doi: 10.1016/S1872-2067(23)64472-9