Como fazer combustível para foguete em Marte levando apenas bactérias

Redação do Site Inovação Tecnológica - 28/10/2021

Fotobiorreatores do tamanho de quatro campos de futebol, cobertos com cianobactérias, poderiam produzir combustível para foguetes em Marte.
[Imagem: BOKO]

Fabricação de combustível em Marte

Uma rota biotecnológica pode ser capaz de produzir combustível para foguetes em Marte, evitando que as missões tenham que levar a bordo o combustível para a volta, reduzindo muito o custo dos lançamentos.

O processo de bioprodução usaria três recursos nativos do planeta vermelho: dióxido de carbono (CO₂), luz solar e água congelada, presente nos pólos do planeta.

A única coisa que os astronautas precisariam levar seria dois tipos de bactérias. O primeiro incluiria as cianobactérias (algas), que pegariam CO₂ da atmosfera marciana e usariam a luz do Sol para criar açúcares. O outro tipo consistiria em E. coli geneticamente modificadas para pegar esses açúcares e convertê-los em um propelente para foguetes e outros dispositivos de propulsão.

O propelente marciano, chamado 2,3-butanodiol, já existe e é usado para fazer polímeros para a produção de borracha - e, aqui na Terra, pode ser criado pela E. coli.

"O dióxido de carbono é um dos únicos recursos disponíveis em Marte. Saber que a biologia é especialmente boa para converter CO₂ em produtos úteis torna-o perfeitamente adequado para a criação de combustível de foguete," disse o pesquisador Nick Kruyer, do Instituto de Tecnologia da Geórgia, nos EUA.

Além disso, o processo de fabricação de combustível suficiente para alimentar um foguete de volta para a Terra geraria 44 toneladas de oxigênio puro, eliminando a necessidade de levar a bordo outra carga vital para os astronautas.

Esquema do processo de produção local de biocombustível para foguetes.
[Imagem: Nicholas S. Kruyer et al. - 10.1038/s41467-021-26393-7]

Biocombustível espacial

Os foguetes saindo de Marte estão atualmente sendo projetados para serem alimentados por metano e oxigênio líquido, nenhum dos quais existe lá, o que significa que precisariam ser transportados da Terra.

E esse transporte é caro: o custo de levar as 30 toneladas de metano e oxigênio necessárias para retornar está estimado em cerca de US$ 8 bilhões. Para reduzir esse custo, a NASA propôs o uso de catálise química para converter o dióxido de carbono marciano em oxigênio líquido, embora isso ainda exija o transporte de metano da Terra.

O novo conceito, proposto por Kruyer e seus colegas, consiste em levar para Marte estruturas plásticas que seriam montadas para criar fotobiorreatores do tamanho de quatro campos de futebol. As cianobactérias cresceriam nos reatores por meio da fotossíntese (que requer dióxido de carbono). Enzimas em um reator separado quebrariam as cianobactérias em açúcares, que serviriam de alimento para as E. coli produzirem o propelente de foguete, que deveria ser então separado do caldo de fermentação.

A equipe calcula que essa produção local de combustível usaria 32% menos energia (mas pesaria três vezes mais) do que a estratégia química defendida atualmente de enviar metano da Terra e produzir oxigênio por catálise química.

O processo ainda geraria toneladas de oxigênio para abastecer os assentamentos marcianos.
[Imagem: NASA]

Combustível só para Marte

Esta estratégia seria possível porque o 2,3-butanodiol é um biocombustível já conhecido, mas não é adequado para lançar foguetes aqui na Terra. A história é diferente em Marte, cuja gravidade é apenas um sexto da nossa.

"Você precisa de muito menos energia para decolar em Marte, o que nos deu a flexibilidade de considerar diferentes produtos químicos que não são projetados para o lançamento de foguetes na Terra," disse a professora Pamela Yahya. "Começamos a considerar maneiras de tirar proveito da baixa gravidade do planeta e da falta de oxigênio para criar soluções que não são relevantes para os lançamentos na Terra."

A equipe agora está trabalhando na otimização do processo biológico e dos materiais para tentar reduzir o peso do aparato todo, tornando os biorreatores mais leves do que o processo químico proposto. Por exemplo, melhorar a velocidade com que as cianobactérias crescem em Marte reduzirá o tamanho do fotobiorreator, reduzindo significativamente a carga útil necessária para transportar o equipamento da Terra.

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