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    Como o dióxido de carbono é eliminado a bordo de uma espaçonave?
    Vista do interior do Módulo Lunar da Apollo 13 durante a atribulada jornada de volta à Terra - a "caixa de correio" retratada aqui foi usada para purgar o dióxido de carbono. Veja mais fotos de exploração espacial. Imagem cortesia de] p Produzimos dióxido de carbono em nossos corpos quando nossas células quebram os alimentos e o liberamos quando expiramos. Na atmosfera, as concentrações de dióxido de carbono são de aproximadamente 0,04%. Contudo, nas cabines confinadas de naves espaciais, como o ônibus espacial ou estações espaciais, a concentração de dióxido de carbono pode ficar muito maior, o que representa um problema porque o dióxido de carbono é tóxico. Conforme aumenta a concentração de dióxido de carbono no ar ao seu redor, você vai sofrer alguns sintomas:

    • Em 1 por cento - sonolência
    • Em 3 por cento - audição prejudicada, aumento da freqüência cardíaca e pressão arterial, estupor
    • A 5 por cento - falta de ar, dor de cabeça, tontura, confusão
    • A 8 por cento - inconsciência, tremores musculares, suando
    • Acima de 8 por cento - morte
    p Na terra, as plantas removem o dióxido de carbono por meio do processo de fotossíntese. As plantas absorvem dióxido de carbono e liberam oxigênio. Contudo, em uma espaçonave, o dióxido de carbono deve ser removido do ar da cabine por meio de processos químicos. A maioria das espaçonaves depende exclusivamente da remoção do dióxido de carbono com recipientes que contêm hidróxido de lítio em pó. Quando o ar contém dióxido de carbono (CO 2 ) passa pela vasilha, ele se combina com o hidróxido de lítio (LiOH) para formar carbonato de lítio (Li 2 CO 3 ) e água (H 2 O).

    p CO 2 (g) + 2LiOH (s) -> Li 2 CO 3 (s) + 3 H 2 O (l)

    p Uma vez que todo o hidróxido de lítio é usado, a caixa deve ser substituída e descartada. Possivelmente, o exemplo mais famoso de uso de botijões de hidróxido de lítio ocorreu na missão Apollo 13.

    p Depois que uma explosão paralisou o módulo de comando, os astronautas viveram no módulo lunar enquanto a espaçonave retornava à Terra. O módulo lunar usava botijões redondos de hidróxido de lítio, enquanto o módulo de comando usava quadrados. Com três astronautas respirando o ar em um espaço projetado para apenas dois, as vasilhas do módulo lunar foram rapidamente usadas, mas os astronautas não puderam trocá-los prontamente por causa das diferentes formas. Então, os engenheiros do Controle da Missão tiveram que conceber uma maneira de adaptar o fluxo de ar do módulo lunar através dos recipientes quadrados de hidróxido de lítio. Eles foram capazes de montar um sistema usando mangueiras, meias, sacos plásticos e fita adesiva - salvando os astronautas da morte induzida pelo dióxido de carbono.

    p Latas de hidróxido de lítio não são a única solução - continue lendo para descobrir como o equipamento de mergulho funciona no espaço.

    p

    SCUBA no espaço

    p Latas de hidróxido de lítio não são os únicos CO 2 solucionador de problemas no espaço. A Estação Espacial Internacional (ISS) usa botijões de hidróxido de lítio, mas também tem uma tecnologia mais recente que usa peneiras moleculares para absorver dióxido de carbono. Os respiradores de mergulho autônomo e as unidades de oxigênio pessoais usadas por bombeiros e mineiros também devem remover o dióxido de carbono. Alguns rebreathers usam recipientes de hidróxido de lítio. Mas outros usam uma reação envolvendo superóxido de potássio (KO 2 ) Quando o superóxido de potássio se combina com o vapor de água (H 2 O) e dióxido de carbono (CO 2 ) da respiração de uma pessoa, ele absorve dióxido de carbono e produz gás oxigênio e bicarbonato de potássio (KHCO 3 ):

    p 4KO 2 (s) + 4CO 2 (g) + 2H 2 O (g) -> 4KHCO 3 (s) + 3O 2 (g)

    p A reação produz calor. Então, você pode dizer quando está pronto porque para de aquecer. Esse sistema tem a vantagem adicional de fornecer oxigênio e também remover dióxido de carbono.

    p A parte do laboratório U.S. Destiny e a parte do Nodo 3 do ISS contêm um conjunto de remoção de dióxido de carbono (CDRA). O CDRA usa tecnologia de peneira molecular para remover o dióxido de carbono. As peneiras moleculares são zeólitas, cristais de dióxido de silício e dióxido de alumínio. Os cristais se organizam para formar telas minúsculas. As aberturas das telas ou poros têm tamanhos consistentes que permitem que algumas moléculas entrem e fiquem presas nas peneiras. No CDRA, há quatro leitos de dois zeólitos diferentes. O zeólito 13x absorve água, enquanto o zeólito 5A absorve dióxido de carbono. Cada lado do CDRA contém um zeólito 13X conectado a uma cama de zeólito 5A. Conforme o ar passa pelo leito do zeólito 13X, a água fica presa e removida do ar. O ar seco vai para o leito do zeólito 5A, onde o dióxido de carbono fica preso e removido. O ar de saída fica então seco e livre de dióxido de carbono.

    p Ao contrário dos recipientes de hidróxido de lítio, que são usados ​​e descartados, os zeólitos no CDRA podem ser regenerados. Elementos de aquecimento elétrico dentro das camas aquecem as zeólitas e liberam o vapor d'água e o dióxido de carbono retidos. O dióxido de carbono é liberado para o espaço sideral, enquanto o vapor de água é condensado e reciclado. O CDRA é projetado com controles independentes para que metade remova ativamente o dióxido de carbono e a água do ar, enquanto a outra metade está se regenerando. As duas metades se alternam. O CDRA é o principal método pelo qual o dióxido de carbono é removido do ar da cabine da ISS, enquanto os recipientes de hidróxido de lítio são usados ​​como backups.

    p Em outubro de 2010, um novo sistema, Chamou o Sabatier, foi instalado no ISS. Leva dióxido de carbono (CO 2 ) que é removido pelo CDRA, combina com o gás hidrogênio (H 2 ) gerado pelos sistemas de eletrólise de água Elektron Russo e Sistema de Suporte à Vida e Controle Ambiental dos EUA (ECLSS), e forma água líquida (H 2 O) e gás metano (CH 4 ) O metano é liberado para o espaço sideral.

    p No futuro, Os cientistas da NASA esperam criar oxigênio e eliminar o dióxido de carbono a bordo de espaçonaves e colônias espaciais naturalmente por meio do cultivo de plantas. As plantas não forneceriam apenas ar respirável, mas também comida para os astronautas. Para obter mais informações relacionadas ao espaço, veja os links na página seguinte.

    Muito mais informações

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    Fontes

    • Conselho Americano de Química, "Sodium Chlorate:Providing Emergency Oxygen" Janeiro de 2007. http://www.americanchemistry.com/s_chlorine/science_sec.asp?CID=1708&DID=6370&CTYPEID=113
    • Controle de dióxido de carbono:Peneiras moleculares http://settlement.arc.nasa.gov/teacher/course/zeolite.html
    • Knox, J, Howard, D, "Limpando o Ar:Suporte de Vida para Exploração Espacial" http://www.comsol.com/stories/nasa_life_support/full/
    • Launius, RD, "Estações espaciais:acampamentos base para as estrelas" Smithsonian Books, Washington, DC, 2003
    • Guia de referência para ISS http://www.nasa.gov/mission_pages/station/news/ISS_Reference_Guide.html
    • NASA Science News, "Breathing Easy on the Space Station" http://science.nasa.gov/science-news/science-at-nasa/2000/ast13nov_1/
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