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Aunque claro, las membranas no pueden hacerlo todo. Las membranas no podrán propulsarnos hacia el espacio. Y no nos llevarán a Marte. Pero las membranas podrían resolver algunos de los problemas de viajar allá. Y una vez que lleguemos, podrían ayudarnos a regresar. Arriba: Algún día, una astronave que viajase a y desde Marte podría depender de membranas para disponer de combustible y aire limpio. Trabajo artístico de NASA por Pat Rawlings, SAIC Básicamente, las membranas son barreras semi-permeables. Son similares a un muro, excepto que los gases, e incluso líquidos, pueden filtrarse a través de ellas. Pero -- y aquí está el punto clave -- diferentes moléculas se mueven a través de las membranas a diferentes velocidades. Las membranas pueden, por lo tanto, ser usadas para ordenar elementos, separando un tipo de molécula de otro.
Doug Way de la Escuela de Minas de Colorado y el Ingeniero Larry Mason de la empresa Lockheed, están trabajando en un proyecto patrocinado por NASA que utiliza membranas para ayudar a producir combustible de cohetes a partir de la atmósfera Marciana. El principio es simple: La atmósfera Marciana es 95% dióxido de carbono (CO2). Usando membranas, los exploradores podrían extraer algo de ese CO2, el cual al mezclarse con hidrógeno y calentarse produce metano -- un útil propulsor para cohetes o vehículos. El agua es un subproducto de este tipo de producción de metano, llamado proceso Sabatier (descubierto por el químico francés Paul Sabatier en el siglo XIX). Además de esto, el agua puede ser electrolizada en oxígeno, para respirar, e hidrógeno, el cual puede ser usado para producir un nuevo ciclo de metano. Aunque la atmósfera Marciana es en su mayoría CO2 puro, no es lo suficientemente puro como para el proceso de Sabatier. El dióxido de carbono debe ser separado de los demás gases atmosféricos antes de ser procesado. De otra forma los gases no usados -- mayormente nitrógeno y argón-- aumentan en proporción, y al final retardarían el proceso. Way y Mason están desarrollando una membrana que separará el CO2.
Arriba: Una membrana en el interior de una célula de prueba. Crédito de la imagen: Doug Way (Escuela de Minas de Colorado) y Larry Mason (Lockheed Martin). Las membranas son probadas en una cámara especial que simula el ambiente Marciano, explica Larry Mason. El dispositivo, que mide cerca de un metro de altura, está dividido en dos compartimentos. Uno contiene una atmósfera similar a la Marciana, y el otro lado está al vacío. Están separados por una membrana de aproximadamente 6,3 cm cuadrados (una pulgada cuadrada) de área. Un espectrógrafo de masas mide la propensión de cada gas para moverse hacia el lado del vacío. "Es el mejor material para membranas que hemos encontrado", dice Way, "en condiciones Marcianas el CO2 era transferido a través de la membrana cerca de 50 veces más rápido que el nitrógeno". "Ahora mismo", agrega Mason, "estamos investigando distintos materiales candidatos para encontrar el que propague mejor el CO2. Una vez que lo encontremos, podremos concentrarnos en obtener suficiente gas en una adecuada cantidad de tiempo, cambiando el tamaño del área de la membrana, reduciéndolo, etcétera". Abajo: Un diagrama esquemático del Complejo de Pruebas de Membranas en el laboratorio de Larry Mason en Lockheed Martin.
Los investigadores intentan diseñar un dispositivo que produce una composicion de 99,8 por ciento de gas CO2 a un ritmo de 2,5 litros por minuto. Para lograr esto, dice Way, necesitaremos bastante membrana. Aunque la membrana es muy delgada -- cerca de 25 micrones, un cuarto del diámetro de un cabello -- probablemente necesitará tener más de 27 metros cuadrados de área (300 pies cuadrados aprox.), el tamaño de una pequeña sala. Todo esto tendrá que ser acondicionado en un paquete de 900 cm cuadrados aproximadamente (un pie cuadrado). Pero una membrana que separa CO2 de otros gases puede hacer algo más que proporcionar material puro para combustible de cohetes. "Esto es tecnología fundamental", dice Mason. "Tiene muchas otras aplicaciones". Podría, por ejemplo, ser utilizada para filtrar aire en la Estación Espacial o en una nave rumbo a Marte. El dióxido de carbono, que es un producto residual de nuestro metabolismo, debe ser continuamente eliminado de la atmósfera dentro de la astronave. Una membrana que es permeable solo al dióxido de carbono podría ser perfecta, dice Mason. "El CO2 simplemente pasaría pasivamente a través de la membrana a una cámara de carga -- o al espacio exterior. El Oxígeno y otros gases permanecerían intactos dentro del recinto". Derecha: Las membranas podrían ayudar a reducir las emisiones de dióxido de carbono procedentes de las fábricas. "La mayor aplicación potencial terrestre", añade Way, "es la eliminación de CO2 del gas natural". El CO2 es el contaminante más común del gas natural junto al vapor de agua. "Las separaciones hechas por membranas son uno de los principales procesos usados para filtrar el gas natural ya que deben cumplir con especificaciones de tuberías de menos del 2% de CO2. "Esto es un gran negocio ya que "la industria del gas natural es enorme -- más de 100 mil millones de dólares por año en valor de consumo", dice Way. Para Mason, "la parte más emocionante de esta tecnología es el hecho de que podría facilitar los viajes humanos a Marte y vivir y trabajar allí algún día". Mientras tanto, existen muchas aplicaciones para mejorar la vida en la Tierra. |
Estas membranas podrían también ayudar potencialmente a reducir el efecto invernadero global.
"Una idea", dice Mason, "es que una membrana sea utilizada para extraer CO2 de gran cantidad de humos de
fábricas -- reduciendo así la cantidad de dióxido de carbono emitida a la atmósfera". Esta aplicación
aún permanece en el futuro, dice.
Este artículo fue traducido al español con
el apoyo de Astroseti.org
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