Проводя эксперимент по выращиванию растений в герметичных пластиковых бутылках, я узнал, что многие пластмассы, такие как ПЭТ, используемый для изготовления бутылок для безалкогольных напитков, более проницаемы для CO2, чем для N2 или O2 (см. таблицу 2 этой статьи для относительных показателей проницаемости : CO2 просачивается через ПЭТ примерно в 5 раз быстрее, чем O2, и примерно в 18 раз быстрее, чем N2).
Мне пришло в голову, что материал, пропускающий CO2 легче, чем O2, можно использовать для извлечения CO2 из марсианской атмосферы в теплицу без использования насоса. CO2 составляет около 96% атмосферы Марса при парциальном давлении около 6 мбар. Растения растут на Земле при парциальном давлении CO2 0,4 мбар, но могут переносить и более высокое парциальное давление CO2. Теплица со стенами, сделанными из полупроницаемого барьера, такого как ПЭТ (но способного выдерживать более высокие уровни радиации, обнаруженные на Марсе — см. примечание ниже), будет поглощать CO2 из атмосферы, поскольку растения используют его во время фотосинтеза. Давление в теплице увеличится, потому что O2, который производят растения, будет выходить медленнее, чем CO2. Максимальное давление, которого он достигнет, будет зависеть от соотношения скорости проникновения O2 и CO2 через барьерный материал. О2, производимый теплицей, можно использовать для поддержания колонии.
Кажется нелогичным, что молекулы газа могут двигаться против общего градиента давления, но имеет значение парциальное давление: если парциальное давление CO2 снаружи теплицы выше, чем внутри, молекулы CO2 должны просачиваться в теплицу.
Обратите внимание, что прозрачная часть теплицы может быть изготовлена из материала, стойкого к радиационному повреждению, а полупроницаемый барьер может находиться в засыпанном грунтом туннеле для защиты от радиации, присутствующей на поверхности.
Будет ли это работать? Я надеюсь на ответы вроде «нет, это не сработает, и вот почему…» или «да, это может сработать, и вот ссылка на какую-то работу, исследующую это…».
Осмос против градиента общего давления — это абсолютно «вещь». Растения и животные используют это и активный транспорт для перемещения жидкостей, и они определенно могут создавать градиенты давления.
Однако:
Мы уже умеем разделять и сжимать газы.
Толщина листа полимера, необходимая для выполнения этой работы, не выдержит никакой существенной разницы давлений.
Если бы вы сбалансировали давление, вам все равно потребовалась бы огромная площадь поверхности материала для перемещения значительного количества газа.
Поэтому я не вижу в этом практического смысла. Тем не менее, инженерные материалы, которые имеют хорошие скорости диффузии, также важны, и вполне может быть способ добавить к ним проницаемую поддерживающую структуру, чтобы обеспечить некоторый градиент давления.
Я думаю, что у вас возникнут проблемы с удержанием водяного пара. Вода представляет собой очень маленькую молекулу и будет диффундировать почти через все, что пропускает CO2. Я не знаю, как обойти эту проблему или кто-то работает над ней, но никогда не говори никогда...
пользователь20636
Роджер