Wetenschappers maken zuurstof uit nagemaakt maanstof

Toekomstige basis op de Maan
Artist impressie van een toekomstige basis op de Maan. Credit: ESA/P. Carril

Europese wetenschappers werken aan een systeem dat inhaleerbaar zuurstof haalt uit gesimuleerde monsters van maanstof.

Volgens Beth Lomax in een persbericht van de Europese ruimtevaartorganisatie ESA is het kunnen winnen van zuurstof uit bronnen op de Maan enorm belangrijk voor toekomstige maanbewoners. Ze hebben het uiteraard nodig om te kunnen leven en de zuurstof kan ook gebruikt worden voor de productie van raketbrandstof. Lomax is een chemicus van de universiteit van Glasgow.

Lomax werkt samen met ESA-onderzoeker Alexandre Meurisse aan een prototype dat dit moet doen: zuurstof maken uit stof van de Maan. Hun prototype wordt momenteel getest in het Materials and Electrical Components Laboratory van het European Space Research and Technology Centre (ESTEC) in Noordwijk.

Hun prototype werkt maar er zullen aanpassingen gedaan moeten worden om het geschikt te maken voor gebruik op de Maan. Zo zal de temperatuur verlaagt moeten worden. Lomax en Meurisse gebruiken nagemaakt maanstof maar ze hopen dat hun benadering ook met echt maanstof zal werken.

Volgens ESA bevatten de monsters maanstof, regoliet genoemd, die tijdens de Apollo-missies naar de Aarde zijn gehaald, 40 tot 45 procent zuurstof. De wetenschappers van ESTEC hebben een techniek bedacht die dit zuurstof uit het regoliet kan halen.

Zuurstof in het regoliet is aanwezig als oxides die mineralen of glas vormen in het stof. Er is stevige chemie nodig om het zuurstof uit deze verbindingen te krijgen.

De methode die ESTEC heeft ontwikkeld om zuurstof te winnen wordt gesmolten zoutelektrolyse genoemd. Het regoliet wordt hierbij in een metalen malt samen met gesmolten calciumchloride geplaatst dat als een elektrolyt werkt en verwarmd tot 950 °C. Bij deze temperatuur blijft het regoliet vast.

Maar als je er een stroom doorheen stuurt dan komt het zuurstof uit het regoliet vrij en migreert het via het zout naar een anode. Een extra bonus bij dit proces is dat het regoliet wordt omgezet naar bruikbare metaallegeringen.

Dit proces werd ontwikkeld door de Engelse firma Metalysis dat de techniek gebruikt om metalen en legeringen te produceren. Lomax werkte samen met Metalysis toen ze bezig was met haar promotieonderzoek en nu gebruikt ze de technologie bij ESTEC.

Metalysis beschouwt de geproduceerde zuurstof echter als een ongewenst bijproduct en daarom moest Lomax het systeem aanpassen om de zuurstof op te vangen en de hoeveelheid te meten. Het systeem ontlucht zuurstof naar een uitlaatpijp maar toekomstige versies moeten de zuurstof opvangen en opslaan voor later gebruik.

ESTEC ziet de metalen echter niet als een ongewenst bijproduct. Het team kijkt nu naar verschillende manieren om deze metalen op de Maan te gebruiken. Ze kunnen bijvoorbeeld worden gebruikt voor het 3D-printen van materialen.

Al dit werk moet leiden tot een systeem dat op de Maan kan functioneren. De onderzoekers van ESTEC willen midden jaren ’20 een systeem werkende hebben dat op de maan kan functioneren. Met een dergelijk systeem zullen toekomstige kolonisten op de Maan een heel stuk gemakkelijker kunnen ademhalen.

Maanstof wordt nu als een waardevolle grondstof gezien maar toen de eerste astronauten naar de maan gingen was NASA doodsbenauwd over de potentiële gevaren van het maanstof. Die angst was terecht want onderzoekers ontdekten later dat nagemaakt maanstof menselijke cellen kan doden en DNA kan veranderen.

 

Eerste publicatie: 18 januari 2020
Bron: ESA