Para ilmuwan menemukan cara mengekstrak oksigen dari debu bulan

Bulan tempat yang sangat tidak ramah bagi manusia.  Semuanya kering dan berdebu, dan tidak ada atmosfer bagi kita untuk bernapas.  Tapi ada banyak oksigen: Regolith bulan - lapisan atas tanah yang hancur dan puing-puing di permukaan Bulan - penuh dengan oksigen.  Dan sekarang para ilmuwan telah menemukan cara untuk mengeluarkannya.

Prosesnya juga tidak menghasilkan limbah.  Di satu sisi, kita mendapatkan banyak oksigen.  Di sisi lain, seonggok paduan logam yang terikat dengannya.  Kedua hal ini akan sangat berguna pada pangkalan atau koloni bulan di masa depan.

 Berkat sampel regolith yang dikembalikan dari misi bulan sebelumnya, kita tahu bahwa oksigen sangat berlimpah di sana.  Antara 40 dan 45% berat regolith adalah oksigen - sejauh ini komponen yang paling melimpah menurut beratnya.

 Hanya ada satu masalah besar.

 "Oksigen ini adalah sumber daya yang sangat berharga, tetapi secara kimia terikat dalam materi sebagai oksida dalam bentuk mineral atau kaca, dan karenanya tidak tersedia untuk penggunaan segera," kata ahli kimia Beth Lomax dari University of Glasgow di Skotlandia.


 

Debu bulan sebelum (kiri) dan sesudah (kanan) ekstraksi oksigen. (Beth Lomax/University of Glasgow)



Sampel-sampel itu terlalu berharga untuk diujicobakan secara langsung, tetapi dengan memilikinya berarti kita dapat secara tepat menciptakan kembali konsistensinya menggunakan bahan terestrial.  Debu bulan 'palsu' ini disebut lunar regolith simulant,  Lomax dan timnya menggunakannya untuk penelitian mereka.

 Telah ada upaya sebelumnya untuk mengekstraksi oksigen dari regolith bulan, seperti reduksi kimia oksida besi menggunakan hidrogen untuk menghasilkan air, dan kemudian elektrolisis untuk memisahkan hidrogen dari oksigen di dalam air;  atau proses serupa dengan metana, bukan hidrogen.

 Tetapi teknik-teknik ini memiliki hasil yang rendah, terlalu rumit, atau terlalu panas, membutuhkan suhu ekstrem sehingga regolith sebenarnya mencair.

 Lomax dan rekannya telah melewatkan langkah reduksi kimia dan langsung menuju elektrolisis regolit bubuk.

 "Pemrosesan dilakukan dengan menggunakan metode yang disebut elektrolisis garam cair. Ini adalah contoh pertama dari pengolahan bubuk-ke-bubuk langsung dari lunar regolith simulant padat yang dapat mengekstraksi hampir semua oksigen," jelas Lomax.

 "Metode alternatif ekstraksi oksigen bulan mencapai hasil yang jauh lebih rendah, atau mengharuskan regolith dicairkan dengan suhu ekstrem lebih dari 1.600 derajat Celcius (2.900 F)."

 Pertama, regolith ditempatkan di keranjang berlapis jala.  Kalsium klorida - elektrolit - ditambahkan, dan campuran dipanaskan hingga sekitar 950 derajat Celcius, suhu yang tidak melelehkan bahan.  Kemudian, arus listrik diterapkan.  Ini mengekstraksi oksigen, dan memigrasikan garam ke anoda, di mana ia dapat dengan mudah dihilangkan.

(Lomax et al., Planetary and Space Science, 2019)

Butuh sekitar 50 jam untuk mengekstraksi 96 persen oksigen yang terikat dalam sampel regolith, tetapi 75 persen oksigen terangkat dalam 15 jam pertama.  Sekitar sepertiga dari total oksigen dalam sampel terdeteksi dalam keadaan off-gas, dan sisanya hilang, tetapi ini masih merupakan peningkatan besar pada hasil teknik sebelumnya.

 Selain itu, logam yang tertinggal dapat digunakan - pertama kali teknik ekstraksi oksigen regolith bulan menghasilkan hasil ini.

 "Ini adalah demonstrasi sukses pertama dari proses simulant bubuk-ke-bubuk solid-state yang menghasilkan paduan logam sebagai produk," tulis para peneliti dalam makalah mereka.

 "Lebih jauh lagi, pemisahan yang jelas dari berbagai fase paduan, dan penipisan komponen logam lainnya yang nyata, menunjukan potensi yang menarik untuk pemisahan logam / paduan dan pemurnian dari regolit bulan yang tidak menguntungkan."

 Ada tiga kelompok paduan utama dalam produk sampingan, kadang-kadang dengan sejumlah kecil logam lain yang dicampur: besi-aluminium, besi-silikon, dan kalsium-silikon-aluminium.

 Penemuan ini berarti teknik itu masih bisa bernilai bahkan jika ternyata oksigen dapat diekstraksi dari cadangan es air yang diduga ada di Bulan.

 "Proses ini akan memberi para pemukim bulan akses ke oksigen untuk bahan bakar dan pendukung kehidupan, serta berbagai macam paduan logam untuk manufaktur in-situ ," kata petugas strategi bulan ESA Carpenter.


Sumber: sciencealert.com