ESTEC onderzoekers maken zuurstof uit maanstof

Onderzoekers Beth Lomax en Alexandre Meurisse van het European Space Research and Technology Centre (ESTEC) in Noordwijk hebben een proefinstallatie gebouwd die zuurstof kan maken uit maanstof. De zuurstof kan worden gebruikt voor een keur aan doeleinden op een maanbasis. Maanstof of regoliet bestaat in gewicht voor 40 tot 45 % uit zuurstof. De onderzoekers werkten niet met het regoliet teruggebracht door Apollo astronauten maar met nagemaakt materiaal dat nagenoeg dezelfde chemische samenstelling heeft.

Artistieke impressie maanbasis credits; ESA / P. Carrill

In regoliet is de zuurstof aan metalen gebonden, er is dus een chemische bewerking nodig om de zuurstof vrij te maken. Daarvoor gebruikten de onderzoekers een techniek die gesmoltenzout-elektrolyse heet. Eerst vermengden ze het fijngemaakte namaak-regoliet met het gesmolten zout calciumchloride – een goede elektrische geleider. Vervolgens verhitten ze het mengsel tot 950 graden Celsius. Bij die temperatuur blijft het regoliet nog steeds een vaste stof. Dan gaat er een elektrische stroom door het mengsel. De zuurstof komt daardoor in geïoniseerde vorm uit het regoliet vrij. De negatief geladen zuurstofionen trekken door het vloeibare zout heen richting de positieve elektrische pool. Daar staan ze elektronen af en veranderen in neutrale zuurstofmoleculen. Die moleculen ontsnappen vervolgens in de vorm van een gas, dat kan worden opgevangen.

Nagebootst maanstof dat zuurstof extractie ondergaat credits; ESA / B. Lomax

Als ook het gesmolten zout wordt afgevoerd, blijft er een legering van uiteenlopende metaalsoorten over. Die legering kan van pas komen als bouwmateriaal voor de maanbasis. Het winnen van metalen was aanvankelijk zelfs de motivatie voor het ontwikkelen van het proces. De techniek komt namelijk bij het Britse bedrijf Metalysis vandaan, dat er metalen uit aardse gesteenten mee maakt. Beth Lomax heeft haar promotieonderzoek bij Metalysis gedaan en kon daarna bij ESTEC aan de slag om de apparatuur aan te passen voor maandoeleinden. Lomax: “Bij Metalysis is de zuurstof een ongewenst bijproduct, dat in de vorm van kooldioxide en koolmonoxide wordt geloosd. De reactoren zijn dus niet ontworpen op de aanwezigheid van zuurstofgas.” Dat betekende dat het ontwerp moest worden aangepast. De huidige installatie is nog een laboratoriumopstelling. De onderzoekers zijn de werking nu aan het optimaliseren. ESTEC hoopt over een jaar of vijf een echte proeffabriek te bouwen. Dat zou maankolonisatie weer een stap dichterbij brengen.  Bronnen: De Ingenieur / ESA

Gerelateerde Astroblogs:

Elon Musk, mega-raketten en Mars “it’s all about the money” DARPA lanceert LunA-10 om ontluikende cislunaire- en maaneconomie een commerciële boost te geven