MISTAR.ID
Sedikit lebih dari satu dekade dari sekarang, NASA berencana mengirim astronot ke Mars untuk pertama kalinya. Misi ini akan dibangun berdasarkan eksplorasi robotik selama beberapa dekade, mengumpulkan sampel dari permukaan, dan mengembalikannya ke Bumi untuk dianalisis.
Mengingat jarak yang sangat jauh, operasi apa pun di permukaan Mars harus dilakukan secara swasembada mungkin, yang berarti mencari apa pun yang mereka bisa secara lokal. Ini termasuk menggunakan air setempat untuk membuat gas oksigen, air minum, dan bahan bakar roket, yang merupakan tantangan mengingat bahwa setiap air cair kemungkinan besar adalah air asin.
Untungnya, tim peneliti dari McKelvey School of Engineering di Washington University di St. Louis (WUSTL) telah menciptakan sistem elektrolisis jenis baru yang dapat mengubah air asin menjadi produk yang dapat digunakan sekaligus.
Tim tersebut dipimpin oleh Vijay Ramani, Profesor Universitas Terkenal Roma B. dan Raymond H. Wittcoff dengan Departemen Energi, Lingkungan, dan Teknik Kimia (EECE) WUSTL. Dia bergabung dengan Pralay Gayen dan Shrihari Sankarasubramanian, dua peneliti dari Center for Solar Energy and Energy Storage (SEES) di WUSTL.
Baca juga:Â Gemar dengan Lipstik Cair, Berikut Tips Memaksimalkan Penampilan Bibir Anda
Instrumen baru ini konsisten dengan komitmen NASA terhadap teknologi In-Situ Resource Utilization (ISRU), yang akan memungkinkan misi di masa depan tidak terlalu bergantung pada misi pasokan ulang. Ini juga sesuai dengan komitmen NASA dan badan antariksa lainnya untuk mengurangi biaya peluncuran muatan ke luar angkasa karena lebih efisien dan ‘compact’ daripada sistem elektrolisis saat ini.
Elektroliser tradisional mengandalkan listrik dan sel bahan bakar yang terbuat dari elektrolit untuk memecah senyawa kimia dan menggabungkannya kembali untuk membuat yang baru.
Preseverance rover (yang akan tiba di Mars oleh 18 Februari 2021) membawa sebuah eksperimen yang dikenal sebagai Mars Oxygen ISRU Experiment (Moxie), yang akan bergantung pada sel electrolyzer oksida padat (SOEC) untuk memanen gas oksigen dari atmosfer karbon dioksida ( CO2).
Elektroliser air menggunakan proses serupa untuk memisahkan air secara kimiawi dan menghasilkan gas oksigen (O2) dan gas hidrogen (H2), yang terakhir dapat digunakan untuk membuat hidrogen cair atau bahan bakar hidrazin (N2H4). Sayangnya, instrumen ini tidak dapat bekerja dengan air asin dan terbatas pada air deionisasi yang dimurnikan. Satu-satunya pilihan lain adalah menghilangkan garam terlebih dahulu, yang membutuhkan penambahan desalinator.
Baca juga:Â 9 Tips Agar Baterai Laptop Anda Lebih Awet
Dengan mengandalkan pendekatan baru, tim WUSTL mampu menciptakan electrolyzer pertama yang dapat bekerja dengan larutan air asin, yang umum di Mars.
Seperti yang dikatakan Ramani dalam wawancara dengan publikasi WUSTL, : “Pengelektrolis air garam baru kami menggabungkan anoda pyrochlore ruthenate timbal yang dikembangkan oleh tim kami bersama dengan platina pada katoda karbon. Komponen yang dirancang dengan hati-hati ini digabungkan dengan penggunaan yang optimal dari prinsip teknik elektrokimia tradisional telah menghasilkan kinerja tinggi ini.”
Air asin Mars telah dikonfirmasi dalam beberapa tahun terakhir oleh misi seperti Pheonix Mars Lander, yang mengambil sampel tanah Mars pada tahun 2008 dan mengidentifikasi kadar garam yang tinggi setelah mencairkan es yang dikandungnya. Demikian pula, penyelidikan Mars Express ESA menemukan beberapa sumber air bawah tanah yang tetap dalam bentuk cair karena adanya magnesium perklorat.
Karena alasan ini, sistem yang dapat bekerja dengan air asin (tanpa bergantung pada instrumen desalinasi tambahan) dapat secara signifikan meningkatkan operasi ISRU di Mars dan tujuan lainnya.
Seperti yang dijelaskan oleh Sankarasubramanian, sistem mereka tidak hanya cocok untuk menangani air Mars, tetapi sebenarnya bekerja lebih baik dengannya: “Paradoksnya, perklorat terlarut dalam air, yang disebut kotoran, sebenarnya membantu dalam lingkungan seperti Mars. Mereka mencegah air membeku, dan juga meningkatkan kinerja sistem pengelektrolis dengan menurunkan hambatan listrik.”
Baca juga:Â Ini Tips Membuat Kue Lampet
Berdasarkan tes sebelumnya oleh teknisi di Massachusetts Institute of Technology (MIT), elektroliser MOXIE menunjukkan bahwa ia dapat menghasilkan hingga 10 g / jam gas oksigen (0,35 ons) dengan menggunakan daya 300 Watt.
Sebagai perbandingan, instrumen yang dikembangkan Ramani dan rekan-rekannya mampu menghasilkan hingga 250 g / jam (8,8 ons, atau 1/2 pon) gas oksigen dengan menggunakan jumlah daya yang sama (belum lagi gas hidrogen).
Selain itu, sistem tersebut berfungsi dalam kondisi simulasi Mars – tekanan udara dan suhu sangat rendah hingga -36C (-33F) – serta kondisi seperti Bumi.
“Pengelektrolisis air garam Mars kami secara radikal mengubah kalkulus logistik misi ke Mars dan sekitarnya,” tambah Ramani. “Teknologi ini sama-sama berguna di Bumi di mana ia membuka lautan sebagai sumber oksigen dan bahan bakar yang layak.”
Baca juga:Â Tips Cara Mengoreksi Anak Manja
Pralay Gayen, seorang peneliti pascadoktoral di kelompok Ramani, menambahkan: “Setelah mendemonstrasikan elektroliser ini di bawah kondisi Mars yang menuntut, kami bermaksud untuk juga menyebarkannya dalam kondisi yang jauh lebih ringan di Bumi untuk memanfaatkan umpan air payau atau air asin untuk menghasilkan hidrogen dan oksigen, misalnya, melalui elektrolisis air laut.”
Di Bumi, elektroliser air laut dapat digunakan di atas kendaraan selam untuk memungkinkan misi laut dalam yang diperpanjang. Ini juga memungkinkan ekspansi yang signifikan dalam industri bahan bakar alternatif, di mana elektroliser dapat membuat sel bahan bakar hidrogen dari air laut (yang mengandalkan gas hidrogen dan gas oksigen untuk menghasilkan listrik).(ScienceAlert-NASA/ja/hm07)
