China inova: Produção de oxigênio e combustíveis no espaço

A tripulação da expedição Shenzhou-19 a bordo da estação espacial Tiangong, da China, alcançou uma conquista que pode ser histórica para as futuras explorações espaciais. Depois de uma série de experimentos, a equipe conseguiu produzir, pela primeira vez a bordo, oxigênio e os ingredientes para o combustível de foguete.

A técnica começou a ser estudada pelos chineses em 2015 e foi chamada de fotossíntese artificial extraterrestre. O nome, claro, é porque ela simula a fotossíntese natural – processo em que vegetais convertem luz e dióxido de carbono em oxigênio e energia.

Só que, em vez de clorofila, que é responsável pela absorção de luz em plantas e algas, a reação química é realizada com materiais semicondutores revestidos com catalisadores metálicos. Com o sistema montado, é possível converter CO2 e água em oxigênio e hidrocarbonetos (compostos de carbono e hidrogênio), que podem ser utilizados na fabricação de propulsores para naves espaciais.

Dispositivo de teste de tecnologia de fotossíntese artificial extraterrestre, na estação espacial Tiangong. (China Manned Space Agency (CMSA)./Reprodução)

Segundo o site da China Manned Space Agency (CMSA, a agência espacial do governo chinês), os testes se concentraram em tecnologias que seriam essenciais para a produção de recursos e a sobrevivência humana em viagens tripuladas longas.

Tripulações das expedições Shenzhou-18 e 19 na Estação Espacial de Tiangong. — Tripulações das expedições Shenzhou-18 e 19, quando se encontraram na Estação Espacial de Tiangong durante a troca de tripulações, no fim de 2024. (China Manned Space Agency (CMSA)./Reprodução)

Em comparação com as tecnologias existentes, a fotossíntese artificial extraterrestre pode produzir os mesmos resultados sem exigir mudanças grandes de temperatura e pressão atmosférica. Além disso, a técnica aprimora a precisão dos fluxos de gases e líquidos, assim como a detecção em tempo real e de alta sensibilidade dos produtos da reação.

Segundo a CMSA, a nova técnica aumenta a eficiência da utilização de energia e também permite realizar várias conversões entre energia solar, química, elétrica e térmica.

Ao modificar o catalisador da reação, diferentes hidrocarbonetos podem ser produzidos, cada um com uma função diferente. É possível produzir, por exemplo, etileno e o metano, que podem ser utilizados como combustíveis, ou então ácido fórmico, que serve a vários processos industriais e na sintetização de açúcares.

“A produção in loco de oxigênio e combustível usando os recursos do solo estelar ou os recursos de dióxido de carbono na atmosfera marciana é um meio importante para se livrar do suprimento de recursos da Terra.” diz o comunicado da CMSA sobre o assunto. “Espera-se que a tecnologia de fotossíntese artificial extraterrestre seja uma das tecnologias importantes para a utilização de recursos extraterrestres no futuro e forneça suporte técnico fundamental para as principais tarefas de exploração tripulada do espaço profundo na China.”

Na Estação Espacial Internacional (ISS) pesquisadores já conduziram experimentos relacionados à fotossíntese, mas focados principalmente no crescimento de plantas e na compreensão de como a microgravidade afeta a fotossíntese natural.

O oxigênio da ISS é produzido a partir da eletrólise e da energia solar. Assim, o ar que os astronautas respiram vem da divisão da água em hidrogênio e oxigênio, processo que ocorre com ajuda da energia solar, que é convertida em energia elétrica. Segundo um artigo publicado na revista Nature Communication em 2023, esses processos consomem cerca de um terço da energia total do sistema de controle ambiental e de suporte à vida da ISS.

Especialistas argumentam que embora o processo de eletrólise seja eficaz, não é muito eficiente: consome muita energia e não seria prático para missões de longo curso à Lua ou a Marte.