Elettrochimica in orbita

La Stazione Spaziale Internazionale (ISS), lanciata nel 1998, è un satellite modulare in orbita bassa attorno alla Terra, che è visibile anche ad occhio nudo.

Dal 2 novembre 2000, la ISS ha avuto un equipaggio in continua rotazione da una varietà di nazioni, che lavora su progetti per spingere ulteriormente i confini della nostra conoscenza. A parte i loro importanti compiti scientifici, questi astronauti devono vivere la loro vita quotidiana come noi – esercizio, relax, pulizia e sonno – anche se in condizioni di microgravità.

Sono uno studentessa laureata presso il Dipartimento di Chimica dell'Università di Porto Rico (UPR). Sto lavorando a un progetto di ricerca in collaborazione con la NASA, intitolato «Elucidating the Ammonia Electrochemical Oxidation Mechanism via Electrochemical Techniques at the ISS», o in breve «Ammonia Electrooxidation Lab at the ISS (AELISS)". Lo scopo di questo progetto è migliorare il sistema di trattamento delle acque e identificare nuove tecnologie per missioni a lungo termine nello spazio.

Il progetto è attribuito a NASA-ESPCoR, Università di Porto Rico, Università di Alicante, NuVant Systems e Nanoracks, con il supporto di Metrohm DropSens.

Maggiori informazioni sul progetto sul sito web della NASA:

Leggi AELISS su nasa.gov

Qui puoi vedere gli strumenti Metrohm DropSens utilizzati per questo studio: l'elettrodo di carbonio serigrafato (SPCE, 8X110) e la sua cella a flusso (FLWCL8X1C) corrispondente.

Circa cinque anni fa, i gruppi dell'Università di Alicante e dell'Università di Porto Rico (UPR) hanno iniziato a lavorare insieme su esperimenti di microgravità che li hanno portati a collaborare nuovamente per questo progetto, che ora risiede sulla ISS.

L'ossidazione elettrochimica dell'ammoniaca utilizzando il platino come catalizzatore è una reazione consolidata, pubblicata per la prima volta quasi due decenni fa dal gruppo di José. L'ammoniaca è estremamente sensibile alla struttura superficiale del platino. Tuttavia, questo è ben noto sulla terra. Come si comporta questo processo di reazione in un ambiente di microgravità? I gruppi hanno cercato di determinarlo eseguendo esperimenti negli Stati Uniti utilizzando un aereo speciale che imita l'assenza di gravità per brevi periodi volando con un movimento parabolico.

All'inizio si trattava esclusivamente di ricerca, ma in seguito il gruppo di Camila a Porto Rico ha pensato di più al suo potenziale utilizzo nello spazio. L'urea dell'urina viene convertita in ammoniaca, che poi passa attraverso il processo di ossidazione elettrochimica, dando luogo a gas N₂, acqua ed energia. Forse era possibile utilizzare questa tecnologia per migliorare il sistema di recupero e riciclaggio dell'acqua a bordo della ISS e di altre astronavi?

Poiché il gruppo UPR scrive spesso proposte di ricerca finanziate dalla NASA, è abbastanza informato in quest'area per quanto riguarda i requisiti del progetto, nonché quali materiali sono consentiti a bordo di una missione. Il gruppo UPR lavora in collaborazione con la NASA da circa 20 anni.

L'obiettivo finale di questa ricerca è quello di determinare come la gravità influisce sull'ossidazione dell'ammoniaca, e anche a prova diversi catalizzatori per la reazione in microgravità. Mentre molti altri parametri possono essere regolati in laboratorio come il pH, la forma delle nanoparticelle e altro ancora, la gravità è un vincolo universale che non possiamo evitare. Sulla Terra, siamo in grado di imitare gli effetti della microgravità solo per pochi secondi con la caduta libera. La precedente collaborazione tra i gruppi in questo progetto prevedeva anche l'esecuzione di esperimenti su voli speciali che consentivano condizioni di assenza di peso per meno di 15 secondi alla volta. Questo non è certo il tempo sufficiente per trarre conclusioni a lungo termine, e da qui la spinta a lanciare il progetto in orbita. Solo allora si può fare un vero confronto, e conclusioni tratte sugli effetti della gravità e sulla futura applicabilità di questa tecnologia.