El sistema
Tres etapas y dos acoplamientos. Los acoplamientos son el punto: sin ellos esto son tres inventos separados en vez de una máquina.
Etapa 1 — Biorremediación
El regolito entra a una cámara sellada, húmeda y anaerobia, inoculada con bacterias reductoras de perclorato. Usan el perclorato como aceptor final de electrones y dejan cloruro inerte:
ClO₄⁻ → ClO₃⁻ → ClO₂⁻ → Cl⁻ + O₂
La ruta pasa por la perclorato reductasa y la clorito dismutasa. Las cepas son Azospira suillum (PS) y Dechloromonas aromatica (RCB). Ninguna es exótica ni modificada: las dos se encuentran en sedimento de río y suelo comunes.
No exagerar con el oxígeno
El O₂ de esa ecuación es un intermediario que los mismos organismos consumen. La exportación neta al soporte vital es cercana a cero. El beneficio de esta etapa es la destoxificación, no producir oxígeno.
Etapa 2 — Columna de filtración
El regolito tratado y el biochar se acomodan por capas en una columna. Las aguas grises se aplican arriba y percolan hacia abajo por gravedad. El biochar adsorbe metales y carga orgánica disuelta; el regolito retiene los sólidos en suspensión.
| Capa | Espesor | Función |
|---|---|---|
| Regolito grueso | 50 mm | reparte el flujo, evita canalización |
| Regolito fino | 200 mm | retiene sólidos en suspensión |
| Biochar | 120 mm | adsorbe metales y orgánicos disueltos |
| Grava de soporte | 50 mm | drenaje |
El efluente llega a la ósmosis inversa con menos carga, así que la máquina trabaja menos y sus membranas duran más. Esta es la etapa que se construye y se mide en banco.
Etapa 3 — Pirólisis
Los residuos orgánicos y los empaques celulósicos se calientan a unos 450 °C sin oxígeno. El material no se quema, se carboniza: los patógenos se destruyen, los gases volátiles se van, y lo que queda es biochar — poroso, con alta capacidad de intercambio catiónico.
Qué lo vuelve un solo sistema
La etapa 3 le da dos cosas a la etapa 1 sin las cuales no puede operar en Marte.
| Acoplamiento | Por qué hace falta |
|---|---|
| Calor residual | El horno trabaja a 450 °C. Las bacterias necesitan 20–35 °C y la superficie marciana promedia −63 °C. Poner el horno abajo deja que ese calor suba. |
| Donador de electrones | Las bacterias necesitan una fuente de carbono para poder respirar el perclorato. Los ácidos grasos volátiles de procesar los mismos residuos se la dan. |
Quita la etapa 3 y la etapa 1 se congela y se muere de hambre. Quita la etapa 1 y el regolito sigue tóxico y no puede servir de medio filtrante.
Pregunta de diseño abierta
Con las etapas apiladas, la gravedad ayuda dos veces y estorba una:
- El regolito tratado cae de la etapa 1 a la etapa 2
- El agua percola hacia abajo por la etapa 2
- El biochar tiene que subir de la etapa 3 a la etapa 2
Opciones en consideración: mover el horno a un costado en vez de abajo; tratar el biochar como recarga manual periódica en vez de flujo continuo; o invertir la pila y aceptar una ruta de calor por conducción en lugar de convección. Sin resolver, y documentado como sin resolver.
Control de contaminación
Dos cosas en este reto son invisibles y las dos contaminan. El perclorato es una. El polvo es la otra: un sistema que mueve regolito dentro de un hábitat es en sí mismo una fuente de polvo respirable. El límite de diseño es 0.1 mg/m³ como promedio ponderado en 24 horas, más estricto que la cifra general de 0.3 mg/m³ de la NASA-STD-3001.
Introducir bacterias terrestres en Marte es una cuestión de protección planetaria bajo COSPAR. La etapa 1 es un reactor de contención total.