Umělá fotosyntéza na Caltechu: budoucí zdroj vzduchu a paliva ve vesmíru?

Aktuálně jsme při cestách vesmírem zcela závislí na tom, co si vezeme s sebou a jak efektivně dokážeme recyklovat potřebné zdroje. Vesmír je ale plný příležitostí pro získání potřebné energie i surovin a velice slibné jsou třeba zásoby ledu na Marsu, z nichž lze získat vodu, kyslík i palivo. 

 

Mars Base Camp, aneb koncept firmy Lockheed Martin

 

Jsou tu ale i jiné zdroje jako sluneční světlo tradičně využívané pro zisk energie, ale aby bylo využitelné rovnou pro výrobu paliva či kyslíku, to je zatím spíše sci-fi. Vědci se zde inspirovali rostlinami a jejich fotosyntézou, která představuje přeměnu energie světla na chemickou energii. Mluví se tak o umělé fotosyntéze, která by stejně jako v případě té přírodní tvořila kyslík. 

 

Výzkumníci už provedli praktické fotoelektrochemické experimenty, a to v prostředí mikrogravitace, přičemž zde ani nemusela posloužit Mezinárodní vesmírná stanice (ISS), ale věž v Brémách, která padajícímu předmětu poskytne 9,3 sekundy v mikrogravitaci.

 

 

Obyvatelé ISS mohou využívat klasické systémy, které rozkládají vodu na vodík a kyslík. Voda se zase na ISS vyrábí z CO₂, který lidé vydechují, a to společně s metanem. Tyto systémy stačí pro relativně nízko letící ISS, i když nejsou nejefektivnější. Její zásobování je dnes již snadné a především může probíhat pravidelně, ale co takové dlouhé lety na Měsíc, Mars či dále do hlubokého vesmíru? 

 

Katharina Brinkert, chemička z Caltechu, se svými spolupracovníky už vyzkoušela reakce, které mohou ze světla tvořit palivo, což je o to složitější úkol, když je na daný experiment jen devět sekund času. Experimenty ale byly úspěšné a ukázaly, že je možné díky světlu tvořit plynný vodík z kyselého roztoku založeného na vodě. 

 

Výzkumníci také představili řešení, které by mohlo zvýšit efektivitu zařízení vyrábějícího na ISS kyslík z vody. Tvořené bublinky kyslíku totiž mají v mikrogravitaci tendenci ulpívat na elektrodách, namísto aby putovaly pryč, což snižuje právě efektivitu. Řešením jsou elektrody s mikroskopicky hrbolatým povrchem, na nichž se bublinky tak moc nedrží. 

 

Nicméně Katharina Brinkert zdůrazňuje, že jde stále ještě o základní výzkum, který tak může a nemusí přinést použitelné výsledky. K praktickému nasazení je tak ještě daleko, ale pokud se to podaří, cílem je využití světla pro výrobu kyslíku z vody, přičemž vodík z jejího rozkladu by se shromažďoval pro palivo. Jde tak o schopnost vytvořit celou umělou atmosféru na lodi v podstatě stejným způsobem, jakým ji tvoří příroda pro nás.