Uzay görevleri, özellikle Ay veya Mars’taki yaşam alanları için gerekli kaynakları Dünya’dan alırken lojistik zorluklarla karşı karşıya kalıyor. Çözümlerden biri, bu dünya dışı bölgelerde, Dünya’nın karbon döngüsünden sonra modellenen yapay bir karbon döngüsünün kurulmasında yatmaktadır. Fotokatalitik CO2 dönüşümü yoluyla yapay fotosentez, bunu başarmak için potansiyel bir yöntem olarak ortaya çıkıyor.
Dünyanın doğal sürecinden ilham alan yapay karbon döngüsü, uzay görevleri için kaynak sağlanmasına yönelik bir çözüm sunuyor. Fotokatalitik CO2 dönüşümü yoluyla yapay fotosentez ümit verici bir yaklaşımdır ancak verimlilik iyileştirmelerine ihtiyaç vardır.
Şu anda uzay görevleri esas olarak temel ihtiyaçların Dünya’dan taşınmasına dayanmaktadır. Ay ve Mars gibi dünya dışı bölgelerde istasyonlar veya yaşam alanları geliştirmeyi hedeflediğimizde bu son derece zorlu ve lojistik açıdan imkansızdır.
Örneğin, bir astronotun yaşamını sürdürebilmesi için günde neredeyse bir kilogram oksijene ihtiyacı vardır. Bu nedenle, dünya dışı yerlerde bir istasyon inşa etmek için her yıl tonlarca oksijenin taşınması gerekiyor ve bu da görevin maliyetini ve riskini artırıyor.
Yapay karbon döngüsünün yapay karbon döngüsü oluşturularak böyle bir durumun değişmesi bekleniyor. dünya dışı siteler. Dünya’da karbon döngüsü, karbon atomlarının atmosferden (CO2 ve CH4 gibi gaz halindeki karbon bileşikleri halinde sunulur) Dünya’ya (şeker, nişasta vb. şeklinde sunulur) ve son olarak da atmosfere geri dönmesine olanak tanır. döngüyü kapatın.
Böyle bir biyojeokimyasal döngünün enerji girişi, bitkilerin veya diğer organizmaların güneş enerjisini emerek CO2 ve H2O’yu karbon bazlı bileşiklere ve fotosentez yoluyla oksijene dönüştürdüğü güneş enerjisi tarafından sağlanır.{4 }
Şu anda hedeflenen dünya dışı alanların (ör. Ay ve Mars) bol miktarda güneş ışığına sahip olduğu ve bol miktarda CO2 ve H2O rezervi gösterdiği göz önüne alındığında, bu tür bir fotosentez stratejisi, dünya dışı alanlarda yapay karbon döngüsü sistemi oluşturmak için benimsenebilir. uzay görevleri için yeterli yakıt ve yaşam desteği.
Dünya dışı bölgelerde bol miktarda CO2 ve su rezervinin keşfedilmesiyle birlikte, fotokatalitik CO2 dönüşümünün dünya dışı bölgelerde de uygulanabileceği önerildi. uzay görevleri için yakıt ve yaşam desteği sağlamak üzere yapay karbon döngüsünü inşa edecek alanlar. Katkı Sağlayan: Çin Kataliz Dergisi
Yapay Fotosentez: Sürdürülebilir Bir Çözüm
Bu arka plan göz önüne alındığında, fotokatalitik CO2 dönüşümü yoluyla yapay fotosentez, sürdürülebilir bir döngü elde etme konusunda büyük umut vaat ediyor. Spesifik olarak böyle bir strateji, yeşil bitkilerin fotosentezinin rolünü taklit edebilir ve aşırı CO2 emisyonu nedeniyle şu anda kesintiye uğrayan Dünya’nın doğasındaki karbon döngüsünü yeniden yapılandırması beklenir.
Bu yapay fotosentez stratejisi, eğer ISRU’nun bir parçası olarak dünya dışı alanlarda başarıyla uygulanan bu teknoloji, aynı zamanda dünya dışı bölgelerde yapay karbon döngüsünün kurulmasına da olanak sağlayabiliyor. Bugüne kadar fotokatalitik CO2 dönüşümleri yoluyla CO, CH4, CH3OH ve HCHO gibi çeşitli ürünler başarıyla üretildi.
Bununla birlikte, fotokatalitik CO2 dönüşüm verimliliği pratik uygulamaları karşılama konusunda yetersiz olmaya devam ediyor. Bu nedenle, mükemmel foto-dönüşüm verimliliği ve ürün seçiciliği ile fotokatalitik CO2 dönüşümünün geliştirilmesi, yalnızca Dünya’daki değil, aynı zamanda dünya dışı sahalardaki uygulamaları için de oldukça aranmaktadır.
Dünya Dışı Fotokatalize İlişkin Araştırma Perspektifleri
Son zamanlarda Çin Bilim ve Teknoloji Üniversitesi’nden Prof. Yujie Xiong liderliğindeki bir araştırma ekibi, fotokatalitik CO2 dönüşümünün geliştirilmesi ve bunun Dünya ötesinde uygulanması için kısa ve net yönergeler sağlamak üzere dünya dışı fotokatalitik CO2 dönüşümü hakkında bir Yorum yazdı. Öncelikle fotokatalitik CO2 dönüşümünün temel ve genel ilkelerini özetliyorlar.
Daha sonra, fotokatalizin dünya dışı bölgelerde uygulanması sırasında karşılaşılabilecek sorunları özetliyorlar. Son olarak bu alandaki gelişmelere ilişkin perspektifler sunulmaktadır.
Sonuçlar Çin Kataliz Dergisi’nde yayınlandı.
Kaynak: “Fotokatalitik CO2 dönüşümü: Dünyanın Ötesinde”, Jingxiang Low, Chao Zhang, Ferdi Karadas ve Yujie Xiong, 10 Ağustos 2023, Çin Kataliz Dergisi.
DOI: 10.1016/S1872-2067(23)64472-9