Когда люди наконец доберутся до Марса, они будут сильно ограничены в ресурсах. Многие предметы первой необходимости им придется производить на месте, не дожидаясь поставок с Земли. И, как ни удивительно, ценным производственным ресурсом может стать разреженная марсианская атмосфера.
Ученые из Калифорнийского университета в Беркли разработали реактор, который способен собирать углекислый газ из марсианской атмосферы и превращать его в чистый кислород и универсальные строительные блоки для органических соединений.
Работа реактора основана на процессе, напоминающем обычный фотосинтез. Земные растения используют солнечный свет для превращения углекислого газа в сахара, которые являются их “топливом”. Реактор работает по тому же принципу. Он использует воду и живые бактерии вида Sporomusa ovata, упакованные в “лес” кремниевых нановолокон.
Прототип реактора. Камера слева содержит нановолокно и бактерии. Камера справа аккумулирует чистый кислород
Кремниевые нановолокна толщиной в сто раз меньше человеческого волоса действуют как солнечный коллектор. Поглощая свет, они генерируют электроны и отдают их живущим среди них бактериям. Это запускает химический процесс, в ходе которого бактерии превращают диоксид углерода (CO2) и воду в ацетат и чистый кислород.
На Марсе молекулы ацетата можно будет использовать как строительные блоки для производства органических молекул. Из них можно будет делать топливо, пластик или лекарства. Освобожденный кислород можно будет использовать для поддержания искусственной атмосферы на базах.
Живые бактерии, кишащие среди кремниевых нановолокон
Прототип реактора был представлен еще пять лет назад. Тогда эффективность преобразования солнечной энергии реактором составляла около 0,4%. Это уровень среднестатистического живого растения. Но за пять лет ученым удалось добиться от реактора фантастического показателя в 3,6%. И это не предел. Ученые продолжают совершенствовать систему. По их словам, генетически модифицированные бактерии позволят еще эффективнее преобразовывать углекислый газ в полезные вещества.
“На Марсе около 96% атмосферы состоит из CO2. Так что все, что вам нужно - кремниевые полупроводниковые нановолокна, которые будут принимать солнечную энергию и передать ее этим микробам. Они делают всю химическую работу за вас. Во время миссий в глубоком космосе вы должны думать о весе полезной нагрузки. Биологические системы имеют важное преимущество - они самореализуются. Значит, вам не нужно отправлять много груза”, - говорит руководитель проекта Педонг Ян.
Технология биогибридного реактора может быть использована и здесь, на Земле. Эффективная утилизация углекислого газа может помочь в борьбе с климатическими изменениями.
Результаты исследований опубликованы в журнале Joule.
Если хотите получать новости через мессенджер, подписывайтесь на новый Telegram-канал iGate
