Como a NASA produziu oxigênio em Marte?

O marco, que o instrumento MOXIE alcançou convertendo dióxido de carbono em oxigênio, aponta o caminho para a futura exploração humana do Planeta Vermelho. Veja como isso foi possível.

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Um experimento da NASA em Marte transformou parte da tênue e tóxica atmosfera do Planeta Vermelho em oxigênio (O₂).  A geração de O₂ foi realizada em uma unidade localizada no Rover Perseverance, o mais novo robô da NASA que pousou em Marte em 18 de fevereiro, e completou seu primeiro teste através do MOXIE (Experimento de Utilização de Recursos In-Situ de Oxigênio em Marte). O termo In-Situ significa “no lugar”, que significa que o experimento foi feito em solo marciano.

A atmosfera em Marte é composta principalmente de dióxido de carbono (CO₂), aproximadamente 96%. A camada da atmosfera de Marte também é 100 vezes mais fina do que a atmosfera da Terra, então mesmo que tivesse uma composição semelhante ao ar aqui, os humanos enfrentariam dificuldades de respirá-lo para sobreviver. Se algum dia enviarmos astronautas para explorar Marte, eles terão que levar seu próprio oxigênio.

O oxigênio também é crucial na maioria dos combustíveis de foguetes, então se esses astronautas quiserem voltar para casa, eles terão que carregar tanques pesados ​​de combustível com eles em toda a viagem. A NASA estima que, para levar quatro astronautas de Marte para casa, seriam necessários cerca de 25 toneladas de oxigênio.

O MOXIE é um passo para resolver esses dois problemas, produzindo oxigênio em Marte. O cubo de ouro MOXIE coleta o dióxido de carbono da atmosfera de Marte, comprime e o aquece a temperaturas em torno de 800° C, permitindo que ele retire os átomos de oxigênio do dióxido de carbono e, em seguida, liberte o monóxido de carbono. A reação ocorre por eletrólise de óxido sólido (SOXE).

O professor brasileiro Fabrício Queiroz, Doutor em Química, explica que no MOXIE, nas células de eletrólise de óxido sólido os eletrodos são porosos (compósitos de Ni) e o eletrólito é formado por óxidos cerâmicos, um deles é a zircônia estabilizada ítria (ZrO₂ e Y₂O₃) conhecida como YSZ. O processo ocorre a 800°C, nessa temperatura esses óxidos cerâmicos tornam-se condutores de íon óxido (O²⁻). O CO₂ é alimentado do lado do cátodo poroso da célula e nele o CO₂ é reduzido a monóxido de carbono (CO), segundo a semi-reação abaixo: CO₂ + 2e⁻ → CO + O²⁻.

Os elétrons para reação são fornecidos por uma fonte de alimentação externa. Os íons óxidos (O²⁻) formados são incorporados ao eletrólito e atravessam o eletrodo até o ânodo, onde os íons são oxidados. segundo a semi-reação abaixo: O²⁻ → ½O₂ + 2e⁻.

Somando as duas semi-reações, chegaremos a equação global: CO₂ → ½O₂ + CO.

O primeiro teste do experimento, realizado em 20 de abril, produziu cerca de 5 gramas de oxigênio, o que equivale a cerca de 10 minutos de ar respirável para um astronauta. “O MOXIE tem mais trabalho a fazer, mas os resultados desta demonstração de tecnologia são promissores à medida que avançamos em direção ao nosso objetivo de um dia ver humanos em Marte”, disse Jim Reuter da NASA.

O MOXIE só é capaz de produzir cerca de 10 gramas de oxigênio por hora, mas os futuros geradores de oxigênio poderiam ser muito maiores e extrair os átomos de oxigênio do dióxido de carbono com muito mais rapidez. No próximo ano, o MOXIE deverá realizar pelo menos mais nove experimentos, testando suas capacidades durante diferentes horas do dia e estações do ano, quando as condições na atmosfera de Marte mudam.

*Com informações da Nasa e NewsScienist.