Chemie auf dem Mars

Kohlenstoffdioxid als Treibstoff

Frage:

Könnte CO₂ als Treibstoff genutzt werden? Ist Kohlenstoffdioxid auf dem Mars eine erneuerbare Quelle oder wird es eventuell erschöpft sein? Könnte das gleiche auf der Erde angewandt werden? Könnten wir das CO₂ aus der Erdatmosphäre extrahieren um Fahrzeuge zu betreiben?

Antwort von Steve Wall am 29. Dezember 1998:

Die Idee hinter einer In Situ Antriebs Produktion (ISPP) auf dem Mars ist, dass man CO₂ in CO und O₂ (2CO₂ + Energie -> 2CO + O₂) und dann CO mit O₂ in einem Raketenantrieb wieder verbrennt. Diese Reaktion liefert nicht so viel Energie wie die herkömmlichen Raketentreibstoffe die wir hier auf der Erde nutzen, aber, hey, wo werden wird solche auf dem Mars hernehmen? Deshalb nutzt man, was in großer Menge vorhanden ist, CO₂, um eine angemessene aber nicht aussichtslose Lösung des Fortbewegungsproblems zu leisten.

Ist CO₂ eine erneuerbare Quelle auf dem Mars? Eine stationäre Maschine (2CO₂ + O₂ ->2CO₂) bringt tatsächlich das ursprüngliche CO₂ zurück in die Atmosphäre des Mars, so dass es zu keinem essentiellen Verlust an CO₂ kommt. Das bedeutet, dass es einfach durch sich erneuert wird.

Jetzt: Könnte das gleiche auf der Erde benutzt werden?

Die Erde hat etwas, was dem Mars fehlt: grüne Pflanzen. Und grüne Pflanzen haben eine wirklich raffinierte Methode die Energie des Sonnenlichts zu nutzen, um CO₂ aufzuspalten und es dazu zu verwenden, um Moleküle herzustellen, die einen höheren Energiegehalt besitzen als CO₂: die Photosynthese. Pflanzen nehmen CO₂ aus der Luft auf und H₂O aus der Luft und dem Boden, spalten diese auf, vermischen und verbinden sie neu und stellen viele energiereiche Kohlenwasserstoffverbindungen her: Zucker, Stärke, Fette und Öle, Cellulose, etc. Verbrennt man diese Substanzen vollständig mit Sauerstoff, erhält man die ursprünglichen wenig energiereichen Spezies wieder: CO₂ und H₂O. Die unvollständige Verbrennung kann viele andere Verbindungen liefern, wie Buckminster-Fullerene (ein bedeutender Bestandteil von "Ruß"), Kohlenstoffmonoxid (das CO, das die Mars ISPP Maschine als Treibstoff verwendet) und weitere, die wir jetzt nicht weiter betrachten werden. Der springende Punkt ist der, dass diese Kohlenhydrate und Kohlenwasserstoffe, die man gewinnt, viel mehr chemische Energie pro Masse in sich tragen als CO, so dass man für eine gegebene Menge an zu produzierender Energie eine geringere Menge der Kohlenwasserstoffe braucht als von CO.

**Außerdem**

Die Kohlenhydrate sind ungiftig bis mittelgiftig, die Kohlenwasserstoffe sind ungiftig bis mäßig giftig; CO ist extrem giftig. Und CO hat einen ziemlich hohen Dampfdruck bei typischen Erdoberflächentemperaturen, wodurch es eher mit flüssigem Erdgas (LPG) als mit Benzin vergleichbar ist. LPG-getriebene Fahrzeuge wurden entwickelt, aber viele Hersteller haben sie  wegen schwierig umzusetzenden Sicherheitsbestimmungen (Mitführen eines Hochdrucktanks) wieder aufgegeben. CO-betriebene Fahrzeuge hätten das gleiche Problem.

Die Verbrennung von CO würde weder die Entstehung von Abgas-Stickoxiden noch die von CO₂ verhindern.

Hintergrundinformation

Quelle:

owner-answers-mars@quest.arc.nasa.gov; 22.01.1999

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Erstellt von: Stefanie Montag, 1999; E-Mail an: Walter.Wagner ät uni-bayreuth.de