Robert Klatt
Astronauten der Shenzhou-19-Mission haben an Bord der Tiangong-Raumstation erstmals per künstlicher Photosynthese Sauerstoff produziert. Die Technik ist deutlich effizienter als die Sauerstoffproduktion per Elektrolyse, die auf der Internationalen Raumstation (ISS) zum Einsatz kommt.
Peking (China). Bemannte Langzeitmissionen im Weltraum müssen ihren eigenen Sauerstoff produzieren, um die Astronauten mit Atemluft versorgen zu können. Die Lebenserhaltungssysteme der Internationalen Raumstation (ISS) nutzen dafür Elektrolyse, um Wasser in Sauerstoff und Wasser zu spalten. Laut einer Publikation im Fachmagazin Nature Communications benötigt dieser Prozess jedoch etwa ein Drittel der Gesamtenergie des Umweltkontroll- und Lebenserhaltungssystems.
Die geringe Energieeffizienz sorgt somit dafür, dass die Sauerstoffproduktion per Elektrolyse sich für Missionen zum Mars nicht eignet. Die China National Space Administration (CNSA) hat deshalb bereits 2015 damit begonnen, die Sauerproduktion per künstlicher Photosynthese im Weltraum zu erforschen. Das Ziel ist es, China Manned Space (CMS), also bemannte Missionen im Weltraum, damit zu versorgen.
Laut einem Bericht der South China Morning Post (SCMP) haben Astronauten der Shenzhou-19-Mission an Bord der Tiangong-Raumstation nun erstmals erfolgreich eine künstliche Photosynthese im Weltraum erreicht. Sie haben dabei sowohl Sauerstoff als auch Bestandteile für einen Raketentreibstoff produziert. China erklärt, dass damit eine Grundlage für die langfristige Erforschung des Weltraums geschaffen wurde.
Im zwölfteiligen Experiment haben die Wissenschaftler mit Halbleiterkatalysatoren Wasser und Kohlendioxid in Sauerstoff umwandelt und den Kohlenwasserstoff Ethylen produziert. Dieser Kohlenwasserstoff kann zur Herstellung von Treibstoffen verwendet werden.
„Diese Technologie ahmt den natürlichen Photosyntheseprozess von Grünpflanzen durch technische, physikalische und chemische Methoden nach und nutzt Kohlendioxidressourcen in engen Räumen oder außerirdischen Atmosphären, um Sauerstoff und kohlenstoffbasierte Brennstoffe zu erzeugen.“
Die neue Technik arbeitet im Gegensatz zu Hochtemperatur- und Hochdruckverfahren zur Kohlendioxidreduktion bereits bei Raumtemperatur und Normaldruck sehr effizient und hat dadurch einen deutlich geringeren Energiebedarf. Zudem können durch Anpassungen des Katalysators auch andere Materialien, etwa erheblich, gewonnen werden.
Nature Communications, doi: 10.1038/s41467-023-38676-2
