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Les plasmas pour l’utilisation des ressources in situ (ISRU) dans les missions Martiennes
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Le LPP a contribué à un article récent paru dans Journal of Applied Physics [1] sur l’utilisation des plasmas pour la production d’oxygène sur Mars. L’article, co-écrit avec des collaborateurs de l’IST Lisbonne (Portugal), de l’institut DIFFER à Eindhoven (Pays-Bas) et du MIT (USA), propose une technologie innovante reposant sur l’association de plasmas froids et de membranes ioniques notamment pour produire de l’oxygène directement à partir de l’atmosphère martienne. L’idée est de déplacer l’équilibre chimique dans le plasma grâce à l’extraction en continu des atomes d’oxygènes afin d’empêcher tout processus de réaction inverse reformant du CO2 à partir de CO. L’idée est soutenue par l’ESA [2] qui y voit une alternative crédible et complémentaire au module MOXIE déployé par la NASA dans le cadre de la mission persévérance. Il existe deux grandes familles de membranes envisagées pour être associées à des plasmas froids : a) les cellules électrolytiques à base d’oxydes solides (ou SOECs pour « solid oxide electrolysis cells ») et b) les membranes de conduction mixte ions-électrons (ou MIEC pour « mixed ionic-electronic conduction membranes »). Les premières (SOEC) permettent la diffusion d’ions oxygène par l’application d’un champ électrique et d’un chauffage pouvant être fournis par le plasma lui-même. Avec les deuxièmes (MIEC) la perméation de l’oxygène dépend en premier lieu de la différence de pression partielle d’oxygène de part et d’autre de la membrane. Dans les deux cas, l’association des membranes aux plasmas froids ouvre des possibilités inédites pour la synthèse de molécules par plasma en permettant de protéger les produits synthétisé dans le plasma et ainsi d’améliorer l’efficacité de conversion. Au-delà de la production d’oxygène sur Mars, ce type d’approche pourra donc s’avérer très pertinentes pour des applications sur Terre pour le recyclage du CO2 et la production d’engrais à partir d’azote.
Pour plus de détails :
[1] Guerra, V., et al. "Plasmas for in situ resource utilization on Mars: Fuels, life support, and agriculture." Journal of Applied Physics 132.7 (2022): 070902
[2] Voir le site de l’ESA ici : https://www.esa.int/Enabling_Support/Preparing_for_the_Future/Discovery_and_Preparation/New_plasma_tech_for_oxygen_fuel_and_fertiliser_from_Mars_atmosphere
Contact au LPP : Olivier Guaitella
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