Desde el envío del primer ser humano al espacio en la década de 1960, uno de los desafíos más críticos ha sido la producción eficiente y confiable de oxígeno en el espacio. En la Estación Espacial Internacional, este problema se aborda mediante sistemas pesados y que consumen mucha energía, lo cual no es ideal para misiones prolongadas.
Un equipo de investigadores de la Universidad de Warwick, el Centro de Tecnología Espacial Aplicada y Microgravedad (ZARM) de la Universidad de Bremen, y el Georgia Institute of Technology, ha presentado en una reciente publicación en Nature Chemistry una solución notablemente simple y elegante para hacer que la producción futura de oxígeno sea más ligera, sencilla y sostenible: utilizando magnetismo.
La profesora Katerina Brinkert, profesora honoraria en la Universidad de Warwick y directora de ZARM, comentó: “Demostramos que no necesitamos centrífugas ni partes mecánicas móviles para separar el hidrógeno y el oxígeno producidos del electrolito líquido. No requerimos energía adicional; es un sistema completamente pasivo y de bajo mantenimiento.”
El método convencional para producir oxígeno en el espacio implica la electrólisis del agua, un proceso que divide el agua en hidrógeno y oxígeno mediante electrodos sumergidos en un electrolito. Sin embargo, en la ingravidez del espacio, las burbujas de gas no flotan hacia arriba como se esperaría; tienden a adherirse a los electrodos y quedan suspendidas en el líquido. Esto requiere un complejo y voluminoso sistema de gestión de fluidos que consume mucha energía, lo cual resulta poco práctico para misiones largas donde cada kilogramo de equipo y cada vatio de energía son cruciales.
Innovaciones Magnéticas para la Separación Eficiente
El equipo internacional demostró que una solución basada en campos magnéticos puede facilitar la separación de burbujas de gas de los electrodos en un entorno microgravitacional, creado en la Torre de Caída de Bremen, sin necesidad de equipos voluminosos.
El Dr. Álvaro Romero-Calvo, profesor asistente en Georgia Tech, afirmó: “Nuestro equipo pudo demostrar que las fuerzas magnéticas pueden controlar flujos electroquímicos con burbujas en microgravedad, marcando un avance significativo en la mecánica de fluidos en baja gravedad y habilitando arquitecturas futuras para vuelos espaciales humanos.”
Utilizando imanes permanentes comunes, el equipo desarrolló un sistema pasivo para la separación de fases que aleja las burbujas de los electrodos y las recoge en puntos designados. Para lograr este avance, se implementaron dos enfoques complementarios que permiten recolectar burbujas de oxígeno desde los electrodos. El primero aprovecha cómo el agua responde naturalmente a los imanes en microgravedad, guiando las burbujas hacia puntos específicos.
Eficiencia Mejorada a través del Magnetismo
El segundo método utiliza fuerzas magnetohidrodinámicas que surgen de la interacción entre campos magnéticos y corrientes eléctricas generadas por la electrólisis. Esto crea un movimiento giratorio en el líquido que separa las burbujas gaseosas del agua mediante efectos convectivos —logrando una separación similar a las centrífugas mecánicas utilizadas en la ISS pero empleando fuerzas magnéticas en lugar de rotación mecánica.
Los hallazgos publicados son fruto de cuatro años de investigación conjunta. Álvaro Romero-Calvo propuso inicialmente esta idea y realizó cálculos y simulaciones numéricas desde 2022. Posteriormente continuó desarrollando un sistema para dividir agua en oxígeno e hidrógeno utilizando efectos magnéticos. Para validar esta teoría en configuraciones electroquímicas y fotoelectroquímicas, el equipo liderado por Katharina Brinkert llevó a cabo experimentos evaluados bajo condiciones microgravitacionales.
La Dra. Shaumica Saravanabavan, investigadora doctoral en Warwick, expresó: “Durante mis visitas a ZARM confirmamos el efecto de flotabilidad magnética para la separación de fases en celdas (foto-)electrolíticas mediante múltiples experimentos en la Torre de Caída, utilizando materiales electrode fabricados parcialmente aquí.”
Dichos experimentos han confirmado que las fuerzas magnéticas pueden mejorar significativamente el desprendimiento y movimiento de burbujas gaseosas, aumentando así la eficiencia celular electroquímica hasta un 240 por ciento.
Ömer Akay, investigador asociado en ZARM, comentó: “Las celdas desarrolladas permiten producir hidrógeno y oxígeno mediante electrólisis del agua en microgravedad con eficiencias casi terrestres.”
Apertura hacia Nuevas Fronteras Espaciales
Este avance resuelve un problema persistente dentro del ámbito ingenieril espacial y abre nuevas posibilidades para desarrollar sistemas más simples, robustos y sostenibles para soporte vital durante exploraciones humanas del espacio. El siguiente paso del equipo es validar aún más este sistema a través vuelos suborbitales.
FIN
Notas para Editores
El artículo ‘La convección inducida magnéticamente mejora la electrólisis del agua en microgravedad' ha sido publicado en Nature Chemistry.
Este proyecto cuenta con financiación del Centro Aeroespacial Alemán (DLR), la Agencia Espacial Europea (ESA) y la Administración Nacional Aeronáutica y Espacial (NASA).
Creditos Fotográficos:
Experimento mostrando imanes atrayendo burbujas de oxígeno hacia los lados permitiendo mayor control y eficiencia. Crédito: Ö. Akay et al., Nature Chemistry 2025 / Georgia Institute of Technology
Foto Torre ZARM Drop Tower. Crédito: ESA
Imagen portada con astronautas. Crédito: NASA
Para más información contactar:
Sala de Prensa Universidad de Warwick – press@warwick.ac.uk / +44 (0)7392 125 605
Sala de Prensa ZARM – communications@zarm.uni-bremen.de
Sala de Prensa Georgia Tech – media@gatech.edu
Acerca de la Universidad de Warwick:
Fundada en 1965, la Universidad de Warwick es una institución líder mundial conocida por su compromiso con innovaciones transformadoras tanto en investigación como educación.
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