Новый реактор может превращать CO2 в кислород

Хотя кислород распространен в космическом пространстве, большая его часть находится не в той форме, которой мы, люди, дышим — молекулярным кислородом или O₂. И вот теперь исследователи из Калифорнийского технологического института утверждают, что создали реактор, который может превращать углекислый газ в молекулярный кислород, который может помочь нам бороться с изменением климата здесь на Земле или генерировать кислород для жизни в космосе.

Кислород является одним из самых больших препятствий для освоения человеком космоса. Земля — ​​единственное место, о котором мы знаем, где жизненно важный газ содержится в достаточных количествах, но брать его с собой дорого и неудобно.

На Международной космической станции экипаж дышит благодаря электролизу — процессу, где вода разделяется на составляющие ее газообразные водород и кислород. Терраформирование Марса должно в будущем сделать его более похожим на Землю, но это огромное начинание, которое невозможно сделать с помощью современных технологий.

Таким образом, исследователи решили найти другой способ получения кислорода. В итоге они создали реактор, который, в некотором смысле, звучит очень просто — возьмите CO₂, а затем удалите C. Ученые обнаружили, что если вы выпустите углекислый газ на инертную поверхность, такую ​​как золотая фольга, его молекулы могут расколоться, чтобы образовать молекулярный кислород и атомарный углерод.

Ученые говорят, что реактор работает аналогично ускорителю частиц. Молекулы CO₂ сначала ионизируются, а затем ускоряются с помощью электрического поля, а затем врезаются в поверхность золота. В его нынешнем виде производительность ректора довольно низкая — создается только одна или две молекулы кислорода на каждые 100 запущенных молекул CO₂ — но это интригующее доказательство концепции, которая может быть расширена в будущем.

На самом деле, исследователи говорят, что подобная реакция происходит в природе. Концепция началась как попытка объяснить неожиданное открытие молекулярного кислорода в кометах. После того, как космический аппарат «Розетта» обнаружил истечение газа из кометы 67P, первоначально считалось, что кислород должен был быть заперт в комете на миллиарды лет.

Но в 2017 году команда исследователей Caltech предложила другое возможное объяснение: кислород создавался другими соединениями, врезавшимися в комету на высоких скоростях. После того, как молекулы воды или углекислого газа испускаются из кометы, солнечные ветры могут ускорить их и отбросить их обратно в комету. Это, в свою очередь, могло создать молекулярный кислород и послужило источником вдохновения для нового реактора.

В будущем реактор можно будет использовать для производства кислорода для космонавтов, путешествующих на Луну, Марс или к более далеким планетам. Или здесь, на Земле, он может быть полезен для удаления CO₂ из атмосферы и преобразования его в кислород, чтобы помочь в борьбе с изменением климата. Конечно, предстоит еще много работы, чтобы довести технологию до этой стадии.

«Это окончательное устройство? Нет», — говорит Константинос Гиапис, ведущий автор исследования. «Это устройство, которое может решить проблему терраформирования Марса? Нет. Но это устройство, которое может делать что-то очень сложное. Мы делаем некоторые сумасшедшие вещи с нашим реактором».

Исследование было опубликовано в журнале Nature Communications.