Système de génération d'oxygène activé sur l'ISS

Argyre a écrit:C'est page 52 semble t-il.

Tout à fait, je corrige.

doublemexpress a écrit:L'ESA ne travaillait pas à un ensemble de ce genre ? (retraitement des eaux usées, traitement de l'air et production d'O2 en cycle 'fermé')

tout à fait
c'était un sujet de la conférence récente au palais de la découverte
je vous livre un résumé de mes notes (le sujet était "ira-t-on sur Mars?"

............... madame Christel PAILLE, de l’ESTEC qui se propose de faire le point sur le support vie.

Le support vie comprend les consommables à apporter ou fabriquer, l’air, l’eau, la nourriture et les déchets.

Si l’on fait un bilan de masse, on calcule que les consommables pour 6 membres d’équipage pendant 3 ans représentent, uniquement pour les apports vitaux, 5 kg/jour/personne soit un total de 30 tonnes. Si l’on y ajoute les éléments de confort (eau de toilette …), on arrive à la masse rédhibitoire de 120 tonnes.
Il y a donc nécessité absolue de réduire cette masse et cela peut être réalisé grâce au concept du recyclage.

Quels sont les problèmes ?
 Air :
o Evacuer le CO²
o Produire l’O²
o Eliminer les contaminants biologiques et chimiques

 Eau
o Traitement des eaux usées
o Traitement de l’urine
o Fourniture de l’eau potable
o Fourniture de l’eau d’hygiène
o Eliminer les contaminants

 Nourriture
o Stocks
o Production
o Préparation

 Gestion des déchets
o Organiques
o Non organiques

Actuellement, dans l’ISS :
 L’O² est en grande partie approvisionné,
 L’eau idem,
 La nourriture est totalement approvisionnée si l’on excepte les quelques expériences de culture (salade, tomates)
 Les déchets sont stockés puis évacués,
 Les analyses de contamination sont très limitées entraînant un risque non négligeable.

Quelles améliorations peuvent être réalisées prochainement sur l’ISS ?
 Pour l’air : fermer la boucle d’air, c'est-à-dire reconstituer l’O² à partir du CO². L’efficacité est limitée à 60%
 Traiter les eaux sales. Efficacité 93%
 Produire de la nourriture : production limitée à 1 à 5%.

On se retrouve toujours avec la production de déchets, la nécessité d’un approvisionnement pour un vol de longue durée, les performances limitées des techniques actuelles.
Des solutions pourraient être :
 de coupler les systèmes en particulier Air / Eau,
 d’utiliser le concept de système clos,
 d’utiliser les micro-organismes avec plusieurs compartiments ayant chacun une fonction de dégradation précise pour fermer le cycle de la matière,
 de produire des plantes in situ.

La mise en œuvre de ces solutions comprend 5 phases :
1. réaliser à 100% une caractérisation de chaque système unitaire,
2. faire des tests d’évaluation des produits (déjà réalisé lors d’études en bed-rest),
3. faire les expérimentations en vol,
4. en retirer les retombées terrestres (environnement, agro-alimentaire, biotechnologies, recyclage…),
5. les intégrer à des programmes d’éducation et d’enseignement.

Le projet MELISSA, en Espagne, applique ces différentes phases mais il reste énormément de travail dans l’optique d’une mission martienne.

Merci Dominique ;)

Il me semble que c'est avant tout un problème de stockage pour diminuer l'encombrement car les liquides sont bien plus denses que les gaz.
Un litre d'eau pèse un kilogramme et contient une masse d'oxygène combiné de 1000 X 16/18 soit environ 889g (à ne pas confondre avec le dioxygène dissous dans l'eau, celui que respirent les poissons)
Un litre de gaz dioxygène dans les conditions normales de température de pression pèse environ 1,3 g. Il faudrait donc un volume de 889 /1,3 soit environ 684 L de ce gaz pour apporter la même masse d'oxygène ou alors compresser un litre sous une haute pression de presque 700 bars ce qui demanderait une bouteille très résistante, donc lourde.
Il n'ya aucun recyclage pour l'oxygène dans la production du dioxygène à partir de l'électrolyse de l'eau ,mais seulement l'exploitation d'une forme plus condensée. Pour assurer un recyclage de l'oxygène,il faudrait réduire le CO2 produit par la respiration par l'hydrogène de l'électrolyse de l'eau par exemple par une réaction de Bosch conduisant à un dépôt de carbone et à la formation d'eau qu'il faudrait de nouveau électrolyser. Toutefois une telle méthode n'assure pas le recyclage de carbone : seuls des plantations produisant des aliments peuvent assurer ce recyclage (donc des serres)
Malgré tout la mise en oeuvre plus complexe de la réduction du CO2 permettrait d'assurer une bien plus grande autonomie et devrait être l'étape suivante à réaliser avant l'ultime étape des serres.

giwa a écrit:..... Pour assurer un recyclage de l'oxygène,il faudrait réduire le CO2 produit par la respiration par l'hydrogène de l'électrolyse de l'eau par exemple par une réaction de Bosch conduisant à un dépôt de carbone et à la formation d'eau qui faudrait de nouveau électrolyser. .....

si j'ai bien compris, c'est ce qu'ils ont l'intention de faire

merci pour ces explications complémentaires

dominique M. a écrit:

giwa a écrit:..... Pour assurer un recyclage de l'oxygène,il faudrait réduire le CO2 produit par la respiration par l'hydrogène de l'électrolyse de l'eau par exemple par une réaction de Bosch conduisant à un dépôt de carbone et à la formation d'eau qui faudrait de nouveau électrolyser. .....

si j'ai bien compris, c'est ce qu'ils ont l'intention de faire

merci pour ces explications complémentaires

C'est bien ce qu'envisage ce projet Melissa qui prévoit que l'on puisse élever à environ 60% le recyclage de l'oxygène. Quant au recyclage du carbone, c’est une autre affaire puisque nous sommes des êtres basés sur la chimie du carbone et que toutes les molécules organiques complexes qui nous servent de nutriments comme les protéines en contiennent obligatoirement. Dans ce dernier cas, seuls la voie de la biologie et de la biochimie peuvent nous permettre d'arriver à ce recyclage...mais pas obligatoirement en se calquant totalement sur les cycles naturels.
En résumé les premières étapes qui sont les plus faciles à résoudre et heureusement qui peuvent contribuer pour beaucoup dans la diminution des emports sont les deux substances vitales minérales: eau et dioxygène.

une approche très prometteuse dans ces systèmes fermés est celle de l'utilisation de micro-organismes (bactéries essentiellement) en plusieurs étapes avec des fonctions spécifiques à chaque étape.