¿De dónde sale el oxígeno que respiran los astronautas en las estaciones espaciales?
La vida de los astronautas en una estación espacial como la Estación Espacial Internacional (ISS) es larga, así que resulta imposible llevar suficientes reservas de oxígeno embotellado. ¿De dónde sale el oxígeno entonces?
Los astronautas que entraron a vivir por primera vez en la ISS en noviembre del año 2000 se les suministra oxígeno fabricado mediante un proceso que descubrió el químico William Nicholson hace más de 200 años: la electrólisis.
Electrólisis según Wikipedia
La electrólisis o electrolisis es un proceso donde se separan los elementos del compuesto que forman, usando para ello la electricidad.
Proceso
Se aplica una corriente eléctrica continua mediante un par de electrodos conectados a una fuente de alimentación eléctrica y sumergidos en la disolución. El electrodo conectado al polo positivo se conoce como ánodo, y el conectado al negativo como cátodo.
Cada electrodo atrae a los iones de carga opuesta. Así, los iones negativos, o aniones, son atraídos y se desplazan hacia el ánodo (electrodo positivo), mientras que los iones positivos, o cationes, son atraídos y se desplazan hacia el cátodo (electrodo negativo).
La manera más fácil de recordar toda esta terminología es fijandose en la raíz griega de las palabras. Odos significa camino. Electródo es el camino por el que van los electrones. Catha significa hacia abajo (catacumba, catástrofe). Cátodo es el camino por donde caen los electrones. Anas significa hacia arriba. Ánodo es el camino por el que ascienden los electrones. Ion significa caminante. Anión se dirije al ánodo y catión se dirije al cátodo. La nomenclatura se utiliza también en pilas.
La energía necesaria para separar a los iones e incrementar su concentración en los electrodos es aportada por la fuente de alimentación eléctrica.
En los electrodos se produce una transferencia de electrones entre éstos y los iones, produciéndose nuevas sustancias. Los iones negativos o aniones ceden electrones al cátodo (+) y los iones positivos o cationes toman electrones del ánodo (-).
En definitiva lo que ocurre es una reacción de oxidación-reducción, donde la fuente de alimentación eléctrica se encarga de aportar la energía necesaria.
Electrólisis del agua
Si el agua no es destilada, la electrólisis no sólo separa el oxígeno y el hidrógeno, sino los demás componentes que estén presentes como sales, metales y algunos otros minerales (lo que hace que el agua conduzca la electricidad no es el puro H2O, sino que son los minerales. Si el agua estuviera destilada y fuera 100% pura, no tendría conductividad.)
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Diagrama simplificado del proceso de electrólisis.
Es importante hacer varias consideraciones:
Nunca deben unirse los electrodo, ya que la corriente eléctrica no va a conseguir el proceso y la batería se sobrecalentará y quemará.
Debe utilizarse siempre corriente continua (energía de baterías o de adaptadores de corriente), NUNCA corriente alterna (energía del enchufe de la red).
La electrólisis debe hacerse de tal manera que los dos gases desprendidos no entren en contacto, de lo contrario producirían una mezcla peligrosamente explosiva (ya que el oxígeno y el hidrógeno resultantes se encuentran en proporción estequiométrica).
Una manera de producir agua otra vez, es mediante la exposición a un catalizador. El más común es el calor; otro es el platino en forma de lana fina o polvo. El segundo caso debe hacerse con mucho cuidado, incorporando cantidades pequeñas de hidrógeno en presencia de oxígeno y el catalizador, de manera que el hidrógeno se queme suavemente, produciendo una llama tenue. Lo contrario nunca debe hacerse.
El proceso consiste en transportar agua desde la Tierra a la ISS, donde una unidad de fabricación soviética, el Elektron, se vale de la electricidad generada por los paneles solares de la estación para separar moléculas de agua en oxígeno (que se introduce en el interior de la estación) e hidrógeno (que se expulsa al espacio).
Para crear una atmósfera segura y análoga a la de la Tierra y mantener un nivel suficiente de presión de aire, el oxígeno se combina con un nitrógeno relativamente inerte que hay en los tanques de a bordo. Aunque la base de esta tecnología sea anterior a la época victoriana, con ella se consigue exprimir hasta la última gota de oxígeno del agua: el 98 % es reciclado; hasta la última gota de las más ínfimas cantidades de sudor y vapor de agua del aliento de los astronautas.
Junto con el Elektron, la ISS también transporta fuentes de oxígeno para casos de emergencia, entre ellas el equivalente en tanques a varios meses y más de 100 cartuchos de perborato de litio que, al encenderlos, producen cada uno oxígeno suficiente para mantener a un astronauta con vida durante 24 horas.
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