Ricavare ossigeno molecolare dal biossido di carbonio

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Uno dei problemi da risolvere prima di inviare astronauti su Marte per una missione evidentemente di lunga durata è la debole atmosfera del pianeta e l’assenza dell’ossigeno necessario per sostenere la vita. Gli astronauti avrebbero bisogno di indossare tute spaziali quasi costantemente per vivere e lavorare su Marte.

Tuttavia, un team di ricercatori del California Institute of Technology potrebbe aver escogitato una soluzione per questo problema: gli astronauti potrebbero arrivare a generare ossigeno in quantità adeguate.

in un articolo pubblicato sulla rivista Nature Communications, i ricercatori hanno esaminato le comete che contengono ossigeno molecolare, e hanno scoperto che l’ossigeno può essere prodotto attraverso reazioni dell’anidride carbonica. I ricercatori hanno esposto una lamina d’oro e d’alluminio all’anidride carbonica ed hanno ottenuto l’emissione di ossigeno molecolare. La lamina non dovrebbe ossidarsi e non dovrebbe produrre ossigeno molecolare, ma lo ha fatto.

Quando effettuammo l’esperimento pensavamo impossibile combinare insieme i due atomi di ossigeno di una molecola di CO2 perché la CO2 è una molecola lineare e sarebbe necessario piegare la molecola per far combinare i due atomi di ossigeno“, ha detto Konstantinos Giapis, professore di chimica ingegneria al Caltech.

Nel reattore di Giapis, il biossido di carbonio viene convertito in ossigeno molecolare. (Credito: Caltech)

Nel reattore di Giapis, il biossido di carbonio viene convertito in ossigeno molecolare. (Credito: Caltech)

Giapis, insieme all’ex collega del Caltech Yunxi Yao, nello studio ha sottolineato quanto sia raro questo tipo di reazione, definendolo “esotico” e “raramente osservato anche con mezzi ottici o elettronici estremi“. Per capire come nelle comete l’anidride carbonica si possa decomporre in ossigeno molecolare, i ricercatori hanno creato una simulazione al computer che mostrava le “molecole eccitate” (per eccitate si intende che vibravano e ruotavano in misura enorme) muovendosi in modi complessi.

“In generale, le molecole eccitate possono portare a una chimica insolita, così abbiamo iniziato da questo“, ha aggiunto il professore di chimica del Caltech Tom Miller. “Ma, con nostra sorpresa, lo stato di eccitazione delle molecole non ha creato ossigeno molecolare, ma ha fatto in modo che le molecole si decomponessero in altri prodotti: in definitiva, abbiamo scoperto che una molecola di CO2 si può piegare anche senza eccitarla e che può produrre O2“.

Il dispositivo di Giapis agisce in modo simile ad un acceleratore di particelle, dando una carica alle molecole di anidride carbonica e trasformandole in ioni. Ma qualsiasi cosa con abbastanza velocità potrebbe produrre lo stesso risultato, ha spiegato. “Potresti lanciare una pietra con una velocità sufficiente attraverso un po’ di CO2 e ottenere la stessa cosa. Certo, dovreste riuscire a lanciarla ad una velocità superiore a quella di una cometa o un asteroide nello spazio.”

Le potenziali applicazioni di questa scoperta sono eccitanti, dato che Marte non è esattamente dietro l’angolo. Certo, bisognerà lavorarci ancora parecchio, visto che la resa è molto bassa; si ottengono, infatti, solo una o due molecole di ossigeno per ogni 100 molecole di CO2.

Un apparecchio del genere, magari con un’efficienza migliorata, potrebbe essere usato per sfruttare la CO2 dell’atmosfera marziana per produrre ossigeno e, un giorno, potrebbe perfino essere utile per abbattere le concentrazioni di CO2 nell’atmosfera terrestre.

È un dispositivo finale? No. È un dispositivo che può risolvere il problema di Marte? No. Ma è un dispositivo che può fare qualcosa che è molto difficile“, ha detto Giapis. “Stiamo facendo cose pazzesche con questo reattore.

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