Ракетное топливо для возвращения с Марса предложили добывать прямо из углекислого газа атмосферы. Исследование вышло в ACS Catalysis. Об этом сообщает Science XXI.
В основе метода — электрохимическое восстановление. В электролизёре электрический ток запускает реакцию. На аноде вода окисляется, на катоде CO2 принимает электрон. Затем углерод соединяется с водородом и кислородом, которые появились при расщеплении воды.
Что именно получится, зависит от материала катализатора. Золото даёт монооксид углерода, медь — спирты, этанол и метан. Команда создала нанометровый медный катализатор, легированный азотом. Он даёт почти чистый метан, а старые подходы оставляли массу примесей.
На Земле примеси отделяют сложным оборудованием, но перевозить такие громоздкие установки на Марс нереально. Атмосфера планеты разрежена, однако на 96% состоит из CO2. Поэтому сырьё там почти неограниченно.
Работу возглавил химик-инженер Ахмед Бадрелдин из Университета Миссисипи. По его словам, доставлять всё с Земли невозможно: каждый лишний килограмм повышает стоимость запуска и усложняет преодоление земного притяжения. Учёный задаётся вопросом, как выпускать топливо и химикаты из ресурсов на месте.
Аспирант Техасского университета A&M Картер Расин рассказал Space.com, что исследователи преобразуют CO2 электричеством в топливо и химикаты на углеродной основе. Технология даёт метан, пригодный для жидкого ракетного топлива. На жидком кислороде и метане работают, в частности, двигатели Raptor для ракеты Starship компании SpaceX.
Технология способна помочь и земной энергетике. Вместо бурения газ можно получать из уловленного CO2 и возобновляемой электроэнергии. Расин отметил: так удастся меньше зависеть от ископаемого углерода и приблизиться к замкнутому циклу.
Однако при горении этого метана CO2 снова попадает в воздух. Баланс получается углеродно-нейтральным, но не отрицательным. По мнению Бадрелдина, метод пока не позволяет долго удерживать углерод связанным.