Klimaatbeheersing is voor veel installateurs dagelijkse kost. Maar hoe regel je dat in de ruimte? NASA ontwikkelt voor het ISS een slim nieuw klimaatsysteem. De sleutel: een revolutionaire CO2-compressor die beter en sneller werkt, nauwelijks onderhoud vraagt en vooral: véél stiller is.
Het grote publiek hoort astronauten er zelden over klagen. Maar die handvol aardbewoners die ooit zelf in het ISS zijn geweest, weten uit eigen ervaring: de huidige CO₂-verwijderingstechnologie in het klimaatsysteem van het ISS is mede door zijn mechanische compressor zwaar, lawaaiig én enorm onderhoudsintensief. Dit is geen ideale situatie voor astronauten die maanden in een afgesloten omgeving werken.
(Foto: astronauten doen in het ISS onderhoudswerk aan de CDRA-compressor. Foto: NASA.)
Op zichzelf is de huidige Carbon Dioxide Removal Assembly (CDRA) een slim systeem: het absorbeert koolstofdioxide uit de lucht in de cabine en stuurt die naar een Sabatier-reactor die het combineert met waterstof afkomstig van het zuurstofgeneratiesysteem, en zo water (H2O) produceert, dat de astronauten kunnen drinken. Naast water produceert het systeem ook methaan, dat in de ruimte wordt afgevoerd.
Compressor
Om dit proces goed te laten verlopen, moet het CO₂-gas naar de Sabatier-reactor worden geleid onder een hogere druk dan de druk waarmee het is geabsorbeerd. Daarom is een compressor geplaatst tussen het CDRA en de Sabatier-reactor. Deze compressor verhoogt de druk van het CO₂, zodat het efficiënt kan worden omgezet in water. Dit zorgt ervoor dat het gesloten systeem soepel blijft werken en leefbare lucht mogelijk maakt in de afgesloten ruimte. Maar ja, dat maakt herrie!
Daarom werkt NASA nu hard aan een opvolger met een innovatief compressorontwerp: de ‘Air-Cooled Temperature Swing Adsorption Compressor’ (AC-TSAC). Dit werkt met zeolietpellets die CO₂ adsorberen bij kamertemperatuur. Deze techniek vermindert niet alleen het energieverbruik en de geluidsoverlast, maar vereist ook minder onderhoud omdat er geen roterende onderdelen zijn.
Cyclische werking
Wat dit systeem zo bijzonder maakt, is de cyclische werking waarbij CO₂ wordt afgevangen bij lagere temperaturen en vrijgegeven bij verhitting. In een tweeledig systeem zorgt de ene module voor afkoeling en CO₂-opname, terwijl de andere module juist verwarmt om het gas vrij te geven voor verdere verwerking. Zo ontstaat een continue CO₂-stroom naar de Sabatier-reactor, waar die wordt omgezet in water – een cruciaal proces voor zelfvoorzienende levensondersteuning in de ruimte.
Toepassingen op aarde?
Hoewel deze CO₂-verwijderingstechnologie wordt ontworpen voor gebruik in de ruimte, zijn de ontwikkelingen veelbelovend voor toepassingen op aarde. Het ontwerp van AC-TSAC toont aan dat energiezuinige en onderhoudsarme oplossingen haalbaar zijn, zelfs in extreme omstandigheden. Dit soort technologieën kan uiteindelijk bijdragen aan duurzamere luchtzuiveringssystemen op allerlei plekken waar frisse buitenlucht niet beschikbaar is, zoals in onderzeeboten, ondergrondse grotten en mijnen of afgelegen onderzoeksstations op aarde. Het is inspirerend om te zien hoe ruimteonderzoek blijft leiden tot baanbrekende oplossingen die overal toepasbaar zijn: zowel op en rond onze planeet als vér daarvan verwijderd.
Meer weten?
Lees het hele verhaal (in het Engels) op Comsol.com.
Heb jij ‘n tip voor deze rubriek? Stuur je suggestie naar demakersvanmorgen@technieknederland.nl!
