Konstantinos Giapis se svým reaktorem. Kredit: Caltech.

Kyslík jako prvek je vlastně ve vesmíru velmi běžný. Obvykle se ale nevyskytuje ve formě, jakou potřebujeme k dýchání, tedy jako molekulární kyslík O2. Inženýři z Caltechu vyvinuli zařízení, s jehož pomocí je možné přeměňovat molekuly oxidu uhličitého na molekulární kyslík. Taková technologie by nám mohla pomoct s případnou regulací množství oxidu uhličitého v pozemské atmosféře. Anebo vyrábět dýchatelný kyslík na palubě kosmické lodi.

Dostupnost kyslíku je v současnosti jednou z hlavních překážek pro vesmírné cesty. Země je jediným spolehlivým přírodním zdrojem dýchatelného kyslíku. Brát si ho sebou ve velkém množství by bylo nerozumné a taky velmi nákladné. Na palubě Mezinárodní vesmírné stanice si astronauti vyrábějí potřebný kyslík elektrolýzou vody, k němuž mají ještě navíc zásobu v kyslíkové nádrži.

Caltech, logo.

Konstantinos Giapis a jeho tým vyzkoušeli další možnost. Postavili speciální reaktor, v němž se děje něco na první pohled velmi jednoduchého – oddělení kyslíku od uhlíku v molekule oxidu uhličitého. Jednoduché to ale rozhodně není. Vědci zjistili, že když chtějí získat molekulární kyslík O2 z oxidu uhličitého, tak je nutné vypálit molekulu oxidu uhličitého do inertního povrchu, jako je například zlatá folie, aby se na něm rozpadla.

Rosetta s kometou 67P/Čurjumov-Gerasimenko. Kredit: ESA.

Unikátní reaktor podle svých tvůrců funguje podobně jako urychlovač částic. Molekuly oxidu uhličitého jsou v reaktoru nejprve ionizovány a pak urychlovány v elektrickém poli, aby do zlatého povrchu narazily s náležitou energií. V současné době je výtěžnost reaktoru povážlivě nízká. Na každých 100 tisíc vypálených molekul oxidu uhličitého tam vznikne tak jeden nebo dva molekulární kyslíky. Ale funguje to.

Giapis s kolegy prozradili, že je k vývoji reaktoru inspiroval nedávný pozoruhodný objev na kometě 67P/Čurjumov-Gerasimenko. Evropská sonda Rosetta tam před pár lety nečekaně detekovala molekulární kyslík. Vědci si nejprve mysleli, že ten kyslík byl po mnoho dlouhých milionů let uzavřený v nitru komety a postupně se odtamtud uvolňuje. V roce 2017 ale právě na Caltechu navrhli další možné vysvětlení. Podle nich sluneční vítr urychluje pohyb molekul oxidu uhličitého nebo vody, které se pocházejí z komety, a pak s velkou energií narážejí zpátky do povrchu komety. Při těchto srážkách by pak měl vznikat molekulární kyslík. Giaspisův tým tento proces napodobil v reaktoru.

Technologie reaktoru na kyslík z oxidu uhličitého je prozatím v plenkách. Dokáže ale velmi zajímavé věci, takže jeho vývoj bude určitě pokračovat. Jednou by podobný reaktor mohl vyrábět kyslík na palubě kosmických lodí nebo vesmírných stanic či základen. Na Zemi by zase mohl likvidovat přebytečný oxid uhličitý. Je samozřejmě otázkou, kolik by takový reaktor spotřeboval energie a nakolik by se takový postup vyplácel.

Video:  Overview of Photoelectrochemical Devices for Conversion of CO2 and Water to Oxygen and Fuels


Literatura
Caltech 24. 9. 2019, Nature Communications 10: 2294.