Biocombustible para ciencia espacial

En la temporada 1 de la serie Lost In Space de 2018 que se emitió en Netflix †, el último episodio tiene a la familia Robinson usando los subproductos de los seres vivos (heces) como biocombustible . Si tuviéramos que usar lo mismo, es decir, convertir los desechos humanos y animales en propulsor de cohetes, ¿podríamos entonces impulsar nuestros cohetes al espacio?

  • Si es así, ¿cuántas materias primas y biocombustibles se habrían necesitado?

  • Si no, ¿por qué? ¿Cuáles serían los obstáculos?

  • ¿Podría esto también ayudar a lidiar con los problemas de alcantarillado?

† no es el Lost in Space original

El cohete V2 de la Segunda Guerra Mundial usaba alcohol como combustible, las papas se fermentaban y destilaban.
Aunque no voy a improvisar una respuesta, señalaré que la caca está llena de sustancias químicas orgánicas útiles que le gustarían a su sistema de soporte de vida ecológico ; algo importante si estás en una nave espacial sin oportunidades de reabastecimiento por un tiempo indefinido. Muchos otros lugares para obtener combustibles, oxidantes y masa de reacción en el espacio, ¡pero obtener estiércol es mucho más desafiante!
No veo televisión en estos días y estaba confundido al principio porque la primera temporada de Lost In Space terminó en 1966 y en ese entonces no hablaban de caca durante el horario de máxima audiencia, aunque estoy seguro de que se refirió indirectamente. en chistes en la televisión nocturna (por ejemplo, Johny Carson). Hice algunas pequeñas ediciones en tu publicación, espero que no te importe.

Respuestas (2)

Primero, la temporada 1 de Lost In Space:

En el episodio 9, los protagonistas descubren que su nave espacial puede alimentarse con "biomasa petrificada" que se ha acumulado durante cientos de años en la cueva. Si no recuerdo mal, también había algún 'ingrediente secreto' que hizo que este guano de murciélago específico de esa cueva específica tuviera los minerales o químicos correctos o lo que sea. El punto es que Lost in Space no es realmente ciencia ficción, sino más bien fantasía científica (una historia de fantasía con naves espaciales/escenario futuro).

En segundo lugar, usar biomasa como combustible para cohetes:

Cuando se habla de combustible, la energía específica es una métrica muy importante. Ciertas cosas, como el combustible para aviones o el carbón, tienen una alta densidad de energía específica que contienen mucha energía potencial por unidad de masa. Es por eso que estos se utilizan en centrales eléctricas y motores.

Algunos ejemplos específicos de Wikipedia :

  • Combustible de aviación: 43 MJ/kg
  • Carbón: 30 MJ/kg
  • Estiércol seco de vaca: 15 MJ/kg
  • Etanol: 30 MJ/kg
  • Biodiésel: 42 MJ/kg
  • Glucosa: 15 MJ/kg
  • Metano líquido: 55 MJ/kg
  • Hidrógeno líquido: ~130 MJ/kg
  • Uranio: 80620000 MJ/kg
  • Deuterio: 579000000 MJ/kg

Como puede ver, el estiércol seco no tiene tanta energía específica (comparativamente), y esto tiene sentido si lo piensa: las criaturas comen alimentos para consumir energía y excretan aquello de lo que no pueden extraer energía. Evolutivo, una criatura que no extrae tanta energía como sea posible de su comida está en desventaja.

A menos que la "biomasa petrificada" de alguna manera contenga una gran cantidad de isótopos radiactivos, no hay combustible que pueda impulsar los barcos como lo hace en el programa. Las naves espaciales reales (capaces de lanzarse desde un planeta similar a la Tierra) suelen tener >90% de combustible por volumen y masa. En el espectáculo, los tanques de combustible son una pequeña parte de la nave espacial y las naves espaciales claramente pueden flotar y realizar maniobras SSTO con facilidad. Algo así requiere tecnología nuclear avanzada o clarke-tech (magia).

También se debe mencionar el antiguo alcohol combustible para cohetes.
La mayor parte de la masa del cohete es en realidad oxidante. Y el guano contiene nitratos, que a menudo son precursores de algunos oxidantes comunes, por lo que probablemente esa sea la fuente (remota) de la idea. Pero en general, sí, la energía específica es una buena manera de ver lo que es posible y lo que no. (OTOH, si el barco contuviera una buena fuente de energía, digamos, fusión, pero requiriera masa de reacción, los productos de desecho funcionarían tan bien como cualquier otra cosa).
@SF. eso es un montón de BS (¡humor!) Estoy tratando de averiguar si hay una nueva pregunta posible aquí o en Química SE sobre nitratos e hidrocarburos, pero preguntar cualquier cosa relacionada con fertilizantes y reacciones energéticas podría sorprender a algunos. Qué montón de guano: 5 datos que no sabías sobre la caca de pájaro

La forma en que se hizo en perdidos en el espacio fue pura ciencia ficción, ya que la tecnología de su motor es totalmente diferente, y ese aspecto de la trama nunca se explicó realmente, por lo que es realmente un dispositivo de trama (no es que haya nada malo en eso, no estoy por encima haciéndolo yo mismo).

En realidad es posible crear biocombustibles a partir de residuos, por ejemplo:

  • Recolección de Metano de fincas ganaderas y vertederos. Este es un gas, por lo que no es un combustible conveniente para cohetes ya que no es tan denso, pero hay diseños para usarlo en forma criogénica. También hay procesos que pueden cambiar los combustibles gaseosos a líquidos. Esto lo hizo Alemania en la Segunda Guerra Mundial para convertir el gas natural en aviación y otros combustibles, ya que carecían de suficiente acceso a los campos petroleros. Estos métodos son costosos e ineficientes, pero funcionan
  • La licuefacción hidrotérmica (HTL) puede tomar aguas residuales húmedas y usar altas temperaturas y presiones para crear un "biocrudo" que puede refinarse en biodiesel u otros combustibles. El biodiesel es muy similar al queroseno, que se usa como combustible para cohetes, por lo que es viable. En la práctica, esto todavía está en desarrollo.

Entonces, el combustible real para cohetes a partir de desechos es completamente posible. El oxidante, por otro lado, es una historia diferente.

Hay varios diseños de cohetes alimentados con metano . Se puede usar tal como está, pero creo que es un poco inconveniente almacenarlo en comparación con otros combustibles de hidrocarburos.
Gracias por señalar eso @StarfishPrime, lo he editado en consecuencia.
El oxígeno líquido separado del aire es biooxígeno si usa biocombustible para operar su planta de separación de aire. Las plantas producían todo el oxígeno del aire.
No quiero nada de ese bio-oxígeno @Uwe, ¡deberíamos obtenerlo de Texaco como Dios manda!
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