Nova técnica pode transformar o ar de Marte em combustível de foguete

As chances de uma viagem tripulada a Marte têm ganhado manchetes nos últimos tempos. Ambos China e Estados Unidos já anunciaram seus planos para envio de astronautas ao planeta. Porém, nem todas as viagens ao nosso vizinho vermelho precisam ter passageiros. De fato, já conhecemos o território marciano de perto. Graças a robôs e sondas, temos informações relevantes sobre a atmosfera e o solo de lá. Enfim, entre planos de colonização e imagens cada vez mais fascinantes do planeta, a verdade é que Marte tem presença cada vez maior em nossos esforços científicos.

A importância de explorar Marte, contudo, não contempla apenas nossos planos para o futuro. A ciência tem o propósito de gerar conhecimento por métodos baseados na realidade. Assim, possibilita também, até mesmo por meios inesperados, novas formas de tecnologia. E assim, de facilitar a existência humana, ou mesmo de suprir demandas históricas de cada período. Dos avanços da exploração espacial no século XX vieram tecnologias como o GPS e a transmissão de dados por satélite. Os avanços do século XXI, da mesma forma, podem trazer técnicas e equipamentos importantes para enfrentarmos desafios urgentes como o aquecimento global.

CO2 na Terra e em Marte

As atmosferas da Terra e de Marte são bastante diferentes. A atmosfera marciana é considerada tênue e rarefeita, comparada à nossa. Nosso ar seco, sem vapor de água, é constituído principalmente de nitrogênio e oxigênio. Já em Marte, o ar é 95% dióxido de carbono (CO2), com presença também de metano, argônio e traços de vapor de água e outros gases. Para comparar, mesmo sendo fundamental para a vida por aqui, o CO2 compõe 0,03% do nosso ar.

Ainda que seja parte fundamental dos ciclos de vida terrestres, é verdade que o CO2, além de outros gases do efeito estufa, tornou-se uma espécie de vilão climático para nós. Isso torna ainda mais gritante a diferença de proporção do gás na Terra e em Marte. Por isso mesmo, já se propôs usá-lo como ferramenta para “terraformar” o planeta vermelho. Isto é, transformá-lo em habitável. Sobretudo, pelo aumento de suas frias temperaturas e tornando sua atmosfera mais densa. Os estudos já realizados não tiveram conclusão positiva, contudo. Isso mostra o quanto não devemos utilizar os mesmos critérios para entender o efeito estufa e a presença de CO2 na Terra e em Marte.

O CO2, além de tudo, têm sido fundamental para o suporte de vida dos astronautas da Estação Espacial Internacional (EEI). Antes, retirava-se o oxigênio da água (H2O) por eletrólise. Então, descartava-se o hidrogênio. Também descartava-se o dióxido de carbono da expiração humana. Era necessário transportar, portanto, uma grande quantidade de água para a estação. Também havia necessidade de repô-la com frequência. Enfim, é fácil perceber como, para missões de longa duração, isso pode ser um problema. E é aí que está a importância da reação de Sabatier.

Uma conversão bastante prática

As agências espaciais usam a reação de Sabatier na EEI para recuperar os subprodutos do processo de oxigênio. Além disso, para economizar água. O dióxido de carbono reage com hidrogênio, de forma a gerar H2O e metano (CH4). A necessidade de transportar água para a estação é assim, reduzida, além de consumir parte do CO2. Já o CH4 é descartado no espaço. Um trabalho recente, contudo, dá outra propósito para esse gás. Já vimos que o dióxido de carbono é o gás predominante em Marte. Contudo, e se fosse possível usar o metano produzido nesse processo como combustível para missões espaciais?

A ideia, na verdade, não é nova, mas a técnica usada, sim. A reação de transformação de CO2 estudada precisa do cobre como catalisador. Com ele, contudo, a produtividade do processo nem sempre é ideal. Usando dispositivos modernos chamados “quantum dots” (pontos quânticos), semicondutores minúsculos de grafeno, os pesquisadores conseguiram otimizar bastante a reação. Ou seja, a nova técnica traz a possibilidade de reduzir bastante a necessidade de combustível para viagens a Marte. Além disso, pode ter grande importância no combate ao aquecimento global. Isso porque seria uma forma de geração limpa de combustível e energia, contando ainda com a vantagem de capturar CO2 no processo. O trabalho foi publicado na revista Nature Communications.