Foguetes não são o meio de transporte mais limpos do mundo. Grande parte dos combustíveis usados geram quantidades imensas de dióxido de carbono e, de vez em quando, coisas ainda piores para o meio ambiente.

E apesar de não termos tantos lançamentos anuais, seria ótimo se pudéssemos reduzir o impacto na exploração espacial nossa atmosfera. E nós podemos!

A reação de Sabatier, descoberta pelo químico francês Paul Sabatier em 1897, pode ser a melhor resposta para esse problema. Mas antes vamos entender um pouquinho melhor o assunto:

Quanto os foguetes poluem?

Para colocar até a menor das cargas em órbita é preciso usar MUITO combustível. Um Falcon 9 queima aproximadamente 120 toneladas de querosene refinada em um lançamento convencional. Isso se traduz em um pouco mais de 200 toneladas de dióxido de carbono.

Falcon 9 durante um lançamento
Falcon 9 durante um lançamento.

O número pode parecer grande, mas se a SpaceX lançasse foguetes todos os dias do ano, os Estados Unidos teriam apenas 0,00001% de aumento nas emissões anuais. É um número praticamente desprezível.

E mesmo quando a indústria espacial tiver crescido o suficiente para ser realmente impactante nas emissões de gases de efeito estufa, ainda temos algumas cartas na manga para neutralizar esse problema.

Metano pode ser combustível de foguete!

Metano não costuma ser uma escolha de combustível comum em foguetes. Ele é muito menos denso que a costumeira querosene refinada (RP-1), precisa de mais oxigênio para queimar, tem uma temperatura de combustão menor (a grosso modo, temperaturas maiores = mais desempenho) e é um gás em temperatura ambiente.

E como quase toda escolha de engenharia, o peso de prós e contras pode ser bastante diferente dependendo das necessidades da situação.

O ônibus espacial, por exemplo, usava hidrogênio como combustível e, devido a sua densidade quando líquido, exigia um tanque imenso.

Ônibus espacial Atlantis durante o lançamento

Manter essa quantidade de hidrogênio abaixo do ponto de ebulição, ou seja, abaixo de -252,9ºC, exige uma grande quantidade de proteção térmica. E foi justamente parte dessa proteção que foi responsável pelo acidente com o Columbia em 2003 ao se desprender e danificar parte do escudo de calor da nave.

Esse tanque imenso pode fazer sentido em um foguete descartável, mas é um inconveniente MUITO grande se você planeja ter um sistema reutilizável e fazer missões de longa duração.

O metano, por outro lado, é denso o suficiente para caber em um tanque não muito maior que o tanque de oxigênio e oferece outra série de benefícios interessantíssimos para organizações interessadas em missões para Marte – SpaceX, estamos olhando para você.

Teste estático do motor Raptor da SpaceX.
O motor Raptor é movido a metano e fará parte do novo foguete da SpaceX, atualmente em desenvolvimento.

Gerando metano em Marte usando a reação de Sabatier

Missões espaciais que vão além de nossa vizinhança fazem as necessidades de recurso e o tempo de viagem aumentarem exponencialmente. Pousar em Marte é difícil, mas totalmente factível até mesmo a tecnologia da década de 70 – o problema é sair de lá.

Levar todo o combustível necessário para vencer a gravidade marciana e voltar para nossa querida Terra é um inconveniente bastante problemático. Precisaríamos de quantidades absurdas de combustível e oxidante, o que encareceria bastante a missão.

E além disso, para manter uma colônia sustentável em Marte, precisamos de uma maneira de fazer combustível lá. E é aí que a reação de Sabatier mostra seu grande valor.

Progressão de uma futura construção de colônia em Marte.

Reagindo dióxido de carbono (CO2) e hidrogênio (H2) com a ajuda de um catalisador de níquel sob pressões e temperaturas elevadas, nós conseguimos formar metano e água.

CO2 + 4 H2 → CH4 + 2 H2O

A rarefeita atmosfera de Marte é constituída por cerca de 95% de dióxido de carbono que pode ser capturado facilmente. O hidrogênio, por outro lado, precisa ser removido da água presente no solo marciano através da eletrólise.

Não tão simples quanto parece, mas totalmente factível.

Reação de Sabatier na Estação Espacial Internacional

Astronauta Doug Wheelock durante o processo de instalação de parte do sistema de suporte à vida da ISS.
Astronauta Doug Wheelock durante o processo de instalação de parte do sistema de suporte à vida da ISS.

O valor científico-tecnológico de um laboratório internacional de 150 bilhões de dólares em órbita ao redor do planeta se mostra nesses momentos. A ISS testa na prática as tecnologias que serão cruciais para a colonização de outros planetas.

O sistema de suporte à vida presente na estação captura a umidade do ar e o dióxido de carbono expelidos pelos astronautas através de sistemas de filtragem e condensação.

Depois de realizar a eletrólise da água e de separar o dióxido de carbono, o sistema realiza a reação de Sabatier e ventila o metano gerado para o vácuo do espaço.

Se quiser entender mais a fundo como esse processo funciona na Estação Espacial Internacional, confere meu vídeo sobre o assunto:

Vídeo: Como os astronautas produzem oxigênio no espaço?

A reação de Sabatier também pode ajudar a reduzir emissões de foguetes

A reação é perfeita para missões de longa duração e colônias permanentes em outros lugares do Sistema Solar, mas ela também pode ser usada em nosso planeta natal.

Como mencionado algumas vezes pelo próprio Elon Musk, a SpaceX pode zerar as emissões da Starship ao produzir metano a partir da captura do CO2 presente em nossa atmosfera.

Simulação de sistema de transporte planetário utilizando a Starship.

E considerando que a SpaceX pretende tratar a Starship como um veículo de transporte rápido, a substituição de viagens de avião de longa distância pode ajudar não só a não adicionar mais, mas também deixar de gerar uma porção significativa de dióxido de carbono.

Dependendo da quantidade de lançamentos da Starship no futuro, transportar tanto metano assim pode ser mais custoso do que produzi-lo in loco. E julgando pelo progresso de desenvolvimento, talvez vejamos algo assim em breve.

Autor

Aspirante a comunicador científico fascinado por foguetes e exploração espacial. Odeia quando mergulham a bolacha no leite.

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