Створення штучного циклу вуглецю за межами нашої планети

Натхненний природним процесом Землі, цикл синтетичного вуглецю пропонує ресурсозберігаюче рішення для космічних місій. промислові Фотосинтез Завдяки фотокаталітичній конверсії CO є перспективним підходом, але потрібне підвищення ефективності.

Зараз космічні місії в основному покладаються на транспортування предметів першої необхідності з Землі. Це дуже складно і матеріально неможливо, коли ми прагнемо розробити станції або середовища проживання в позаземних місцях, таких як Місяць і Марс.

Наприклад, космонавту для підтримки життя потрібен близько кілограма кисню на день. Тому для будівництва станції в позаземних місцях щороку потрібно транспортувати тонни кисню, що збільшує вартість і ризик місії.

Очікується, що ця ситуація зміниться шляхом створення штучного вуглецевого циклу на позаземних об’єктах. На Землі цикл вуглецю дозволяє атомам вуглецю виходити з атмосфери (знаходяться в газоподібних сполуках вуглецю, таких як вуглекислий газ₂ і CH₄) на землю (представлені у вигляді цукру, крохмалю, тощо.) І, нарешті, назад в атмосферу, щоб закрити цикл.

Енергія для цього біогеохімічного циклу забезпечується сонячною енергією, за допомогою якої рослини або інші організми поглинають сонячну енергію для перетворення вуглекислого газу.₂ і h₂О в сполуки на основі вуглецю та кисню через Фотосинтез.

З огляду на те, що наразі цільовими позаземними сайтами (будь-якийМісяць і Марс) мали рясне сонячне випромінювання та демонстрували велику кількість вуглекислого газу₂ і h₂Для резервів цю стратегію фотосинтезу можна застосувати для створення системи штучного вуглецевого циклу в позаземних місцях, щоб забезпечити достатню кількість палива та життєзабезпечення для космічних місій.

З відкриттям значних запасів вуглекислого газу та води в позаземних місцях було запропоновано, що фотокаталітичне перетворення вуглекислого газу також може бути реалізовано в позаземних місцях для створення штучного вуглецевого циклу для забезпечення палива та життєзабезпечення космічних місій. Авторство: Китайський журнал каталізу

Штучний фотосинтез: стійке рішення

У світлі цього фону штучний фотосинтез проводився за допомогою фотокаталітичного вуглекислого газу₂ Перехід має великі перспективи для досягнення сталого циклу. Зокрема, така стратегія може імітувати фотосинтетичну роль зелених рослин і, як очікується, відновить природний вуглецевий цикл на Землі, який зараз перервано збільшенням вуглекислого газу.₂ емісія.

Ця стратегія штучного фотосинтезу, якщо вона буде успішно реалізована на позаземних об’єктах як частина ISRU, також може дозволити побудувати штучний вуглецевий цикл у позаземних об’єктах. На сьогоднішній день багато продуктів успішно виробляються за допомогою фотокаталітичного CO2₂ Перетворення, наприклад CO і CH₄глава₃Ну і HCHO.

Проте фотокаталіз CO₂ Ефективність перетворення залишається незадовільною для практичних застосувань. Таким чином, відбувається розвиток фотосинтезу вуглекислого газу₂ Конверсія з чудовою ефективністю фотоперетворення та вибірковістю продукту дуже затребувана для застосування не лише на Землі, але й на позаземних об’єктах.

Перспективи дослідження позаземного фотокаталізу

Нещодавно дослідницька група під керівництвом професора Юцзі Сюн з Університету науки і технологій Китаю написала коментар про позаземний фотокаталізований вуглекислий газ.₂ перетворення, щоб надати стислі та чіткі вказівки щодо розробки фотоелектричних CO₂ Трансформація та її позаземне застосування. Спочатку вони окреслюють основні та загальні принципи фотокаталітичного вуглекислого газу₂ перетворення.

Потім вони узагальнили проблеми, з якими може зіткнутися фотокаталіз при його застосуванні на позаземних об’єктах. Нарешті, представлені перспективи еволюції в цій галузі.

Результати були опубліковані в Китайський журнал каталізу.

Посилання:Фотокаталітична корпорація₂ Transformation: Beyond Earth», автори Цзінсян Лу, Чжао Чжан, Ферді Каррадас і Юцзі Сюн, 10 серпня 2023 р., Китайський журнал каталізу.
doi: 10.1016/S1872-2067(23)64472-9