Artigo de professores do DF em destaque nas notícias da revista Science

Publicado em 25 de Agosto de 2022 às 09:30

Uma equipa internacional liderada pelos professores do DF e investigadores do IPFN Vasco Guerra e Tiago Silva, propôs a utilização de plasmas para produzir e separar oxigénio em ambiente marciano. O método é muito promissor e prevê taxas de produção de oxigénio, por quilograma de equipamento enviado para marte, muito elevadas. Um sistema deste tipo pode desempenhar um papel crucial no desenvolvimento de sistemas de apoio à vida em Marte, bem como na produção de moléculas necessárias ao processamento de combustíveis, materiais de construção e fertilizantes. 

O artigo, intitulado  "Plasmas for in-situ resource utilization on Mars: fuels, life support, and agriculture," foi publicado no Journal of Applied Physics do American Institute of Physics (DOI: 10.1063/5.0098011), foi seleccionado pelos editores como "destaque" e está a atrair uma ampla cobertura internacional, incluindo uma notícia dedicada na prestigiosa revista Science. A equipa apresenta uma forma de abordar o conceito de "in situ resource utilisation" (ISRU), muito importante na exploração espacial, que consiste na recolha e processamento de recursos locais para gerar produtos de valor. 

As condições naturais em Marte são próximas das ideas para ISRU por plasmas, visto que cerca de 96% da atmosfera marciana é formada por dióxido de carbono. Há dois grandes desafios na produção de oxigénio em Marte. Em primeiro lugar, a decomposição do dióxido de carbono para extrair o oxigénio, já que o CO2 é uma molécula muito difícil de dissociar. Em segundo lugar, a separação do oxigénio produzido duma mistura que contém, por exemplo, dióxido de carbono e monóxido de carbono. A equipa está a olhar para os dois desafios de modo holístico, resolvendo-os simultaneamente. E é aqui que os plasmas podem ajudar.

Os electrões livres do plasma são leves e podem ser facilmente acelerados por campos eléctricos até atingirem energias muito elevadas. Quando estes electrões rápidos colidem com uma molécula de dióxido de carbono podem decompô-la directamente, ou pô-la a vibrar. Esta energia da vibração também pode ser canalizada em grande medida para a decomposição do CO2. Por outro lado, o calor gerado pelo plasma é benéfico para a separação.

Evidentemente, o oxigénio é fundamental para criar um ambiente respirável. Mas é também o ponto de partida para a produção de combustíveis e de fertilizantes para uma futura agricultura marciana. Com efeito, o oxigénio e o monóxido de carbono podem ser usados no fabrico de combustíveis líquidos para foguetões, enquanto o oxigénio e o azoto - que também existe na atmosfera de Marte - são os elementos necessários para sintetizar fertilizantes à base de azoto.

A tecnologia de plasmas que está a ser desenvolvida poderá também ser usada para ajudar a combater as alterações climáticas na Terra, por via da reciclagem do dióxido de carbono na produção de combustíveis verdes.

A ESA destacou recentemente a importância do trabalho e dos plasmas para produção de oxigénio, combustíveis e fertilizantes em Marte, considerando-o um importante trunfo da Agência.

O artigo é co-assinado por V. Guerra, T. Silva, N. Pinhão (IPFN, IST), Olivier Guaitella (LPP, Ecole Polytechnique, França), Carmen Guerra-Garcia (MIT, USA)), Floran Peeters, Mihailis Tsampas, Mauritius C.M. van de Sanden (Dutch Institute For Fundamental Energy Research, Países Baixos).  

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