Perumusan siklus karbon ekstraplanet buatan

Misi luar angkasa menghadapi tantangan logistik ketika memperoleh sumber daya penting dari Bumi, terutama untuk habitat di Bulan atau Mars. Salah satu solusinya adalah dengan menciptakan siklus karbon buatan di lokasi luar angkasa tersebut, serupa dengan siklus karbon di Bumi. Fotosintesis buatan melalui konversi fotokatalitik karbon dioksida muncul sebagai cara potensial untuk mencapai hal ini.

Terinspirasi oleh proses alami bumi, siklus karbon sintetis menawarkan solusi penghematan sumber daya untuk misi luar angkasa. industri Fotosintesis Konversi CO melalui fotokatalitik merupakan pendekatan yang menjanjikan, namun peningkatan efisiensi masih diperlukan.

Saat ini, misi luar angkasa terutama mengandalkan pengangkutan kebutuhan pokok dari Bumi. Hal ini sangat menantang dan secara logistik tidak mungkin dilakukan jika kita ingin mengembangkan stasiun atau habitat di lokasi luar bumi seperti Bulan dan Bumi. Mars.

Misalnya, seorang astronot membutuhkan hampir satu kilogram oksigen per hari untuk menopang hidupnya. Oleh karena itu, berton-ton oksigen harus diangkut untuk membangun stasiun di lokasi luar bumi setiap tahun, sehingga meningkatkan biaya dan risiko misi.

Situasi ini diperkirakan akan berubah dengan membangun siklus karbon buatan di lokasi luar bumi. Di Bumi, siklus karbon memungkinkan atom karbon keluar dari atmosfer (ditemukan dalam senyawa karbon gas seperti karbon dioksida₂ Dan C.H₄) ke tanah (disajikan dalam bentuk gula, pati, dll..) dan akhirnya kembali ke atmosfer untuk menutup perulangan.

Masukan energi untuk siklus biogeokimia ini disediakan oleh energi matahari, dimana tumbuhan atau organisme lain menyerap energi matahari untuk mengubah karbon dioksida.₂ Dan H₂O menjadi senyawa berdasarkan karbon dan oksigen melalui Fotosintesis.

Mengingat bahwa situs luar angkasa yang saat ini ditargetkan (setiapBulan dan Mars) menerima radiasi matahari yang melimpah dan menunjukkan kelimpahan karbon dioksida₂ Dan H₂Untuk cadangan, strategi fotosintesis ini dapat diadopsi untuk membangun sistem siklus karbon buatan di lokasi luar bumi guna menyediakan bahan bakar yang cukup dan dukungan kehidupan untuk misi luar angkasa.

Dengan melimpahnya cadangan karbon dioksida dan air yang ditemukan di situs luar bumi, terdapat usulan bahwa konversi karbon dioksida fotokatalitik juga dapat diterapkan di situs luar bumi untuk membangun siklus karbon sintetis guna menyediakan propelan dan dukungan kehidupan untuk misi luar angkasa. Kredit: Jurnal Katalisis Tiongkok

Fotosintesis buatan: solusi berkelanjutan

Mengingat latar belakang ini, fotosintesis buatan dilakukan melalui karbon dioksida fotokatalitik₂ Pergeseran ini memberikan harapan besar bagi siklus yang berkelanjutan. Secara khusus, strategi tersebut dapat meniru peran fotosintesis tanaman hijau, dan diharapkan dapat membangun kembali siklus karbon alam di Bumi, yang saat ini terganggu oleh peningkatan karbon dioksida.₂ emisi.

Strategi fotosintesis buatan ini, jika berhasil diterapkan di situs luar bumi sebagai bagian dari ISRU, juga dapat memungkinkan terciptanya siklus karbon buatan di lokasi luar bumi. Hingga saat ini, banyak produk yang berhasil diproduksi melalui karbon dioksida fotokatalitik₂ Konversi, seperti CO dan CH₄bab₃Oh, dan HCHO.

Namun, fotokatalisis CO₂ Efisiensi konversi masih belum memuaskan untuk memenuhi aplikasi praktis. Dengan demikian, perkembangan karbon dioksida fotosintesis₂ Konversi dengan efisiensi fotokonversi yang sangat baik dan selektivitas produk sangat dituntut untuk penerapannya tidak hanya di Bumi tetapi juga di lokasi luar bumi.

Perspektif Penelitian tentang Fotokatalisis Luar Bumi

Baru-baru ini, tim peneliti yang dipimpin oleh Profesor Yujie Xiong dari Universitas Sains dan Teknologi Tiongkok menulis komentar tentang karbon dioksida fotokatalitik luar bumi.₂ konversi untuk memberikan panduan singkat dan jelas untuk pengembangan CO fotovoltaik₂ Transformasi dan penerapannya di luar bumi. Mereka pertama-tama menguraikan prinsip dasar dan umum karbon dioksida fotokatalitik₂ transformasi.

Mereka kemudian merangkum masalah-masalah yang mungkin dihadapi fotokatalisis ketika dilakukan di lokasi luar bumi. Terakhir, disajikan perspektif mengenai evolusi dalam bidang ini.

Hasilnya dipublikasikan di Jurnal Katalisis Tiongkok.

Referensi: “Perusahaan Fotokatalitik₂ Transmutasi: Beyond the Earth,” oleh Jingxiang Lu, Zhao Zhang, Verdi Caradas, dan Yujie Xiong, 10 Agustus 2023, Jurnal Katalisis Tiongkok.
doi: 10.1016/S1872-2067(23)64472-9