Gli ingegneri hanno dimostrato con successo come l'acqua e l'ossigeno possono essere estratti cucinando il suolo lunare, per supportare le future basi lunari. Un dimostratore di laboratorio, sviluppato da un consorzio del Politecnico di Milano, l'Agenzia spaziale europea, l'Agenzia Spaziale Italiana e il Gruppo OHB, è presentato questa settimana all'Europlanet Science Congress (EPSC) 2021.

La configurazione utilizza un processo in due fasi, ben noto nella chimica industriale per applicazioni terrestri, che è stato personalizzato per funzionare con una miscela minerale che imita il suolo lunare. Circa il 50% del suolo lunare in tutte le regioni della Luna è costituito da ossidi di silicio o di ferro, e questi a loro volta sono circa il 26% di ossigeno. Ciò significa che un sistema che estrae in modo efficiente l'ossigeno dal suolo potrebbe funzionare in qualsiasi sito di atterraggio o installazione sulla Luna.

Nella struttura sperimentale, il simulante del suolo viene vaporizzato in presenza di idrogeno e metano, poi "lavato" con gas idrogeno. Riscaldato da un forno a temperature di circa 1000 gradi Celsius, i minerali si trasformano direttamente da solido a gas, perdendo una fase fusa, che riduce la complessità della tecnologia necessaria. I gas prodotti e il metano residuo vengono inviati ad un convertitore catalitico e ad un condensatore che separa l'acqua. L'ossigeno può quindi essere estratto mediante elettrolisi. I sottoprodotti del metano e dell'idrogeno vengono riciclati nel sistema.

"I nostri esperimenti mostrano che il rig è scalabile e può operare in un circuito chiuso quasi completamente autosufficiente, senza bisogno di intervento umano e senza intasarsi, " ha detto la prof.ssa Michèle Lavagna, del Politecnico di Milano, che ha condotto gli esperimenti.

Per comprendere con precisione il processo e preparare la tecnologia necessaria per un test di volo, sono stati effettuati esperimenti per ottimizzare la temperatura del forno, la durata e la frequenza delle fasi di lavaggio, il rapporto tra le miscele di gas, e la massa dei lotti di simulante del suolo. I risultati mostrano che la resa è massimizzata elaborando il simulante del suolo in piccoli lotti, alle più alte temperature possibili e utilizzando lunghe fasi di lavaggio.

Il sottoprodotto solido è ricco di silice e metalli che possono subire ulteriori lavorazioni per altre risorse utili per l'esplorazione in situ della Luna.

"La capacità di disporre di impianti efficienti per la produzione di acqua e ossigeno in loco è fondamentale per l'esplorazione umana e per eseguire scienze di alta qualità direttamente sulla Luna, " ha detto Lavagna. "Questi esperimenti di laboratorio hanno approfondito la nostra comprensione di ogni fase del processo. Non è la fine della storia, ma è un ottimo punto di partenza".