COMBUSTIBLES SOLARES Y PROCESOS INDUSTRIALES A ALTA TEMPERATURA

Eliminacion de oxigeno de regolita Lunar utilizando Energia solar concentrada. ORESOL


Participantes: CIEMAT-PSA (Spain).
Contactes: Thorsten Denk; thorsten.denk@psa.es
Financiación:Proyecto DeMoLOP de la Red ERA-STAR Regions (ERA – Space Technologies Applications & Research for the Regions and Medium-Sized Countries - CA-515793-ERA-STAR REGIONS), del 6º PM de la Comisión Euro-pea. Presupuesto total: 100 k€.

Duración: Diciembre, 1 2009 – Diciembre, 30 2017

Background:El proyecto Oresol originalmente financiado por el programa "ERA-STAR Regiones", dentro de una iniciativa entre la Comunidad Andaluza y la Universidad de Bremen/ Alemania. Una vez finalizado este proyecto, la PSA continuó esta  actividad financiándola como proyecto interno con el objetivo de investigar un tipo prometedor de reactor químico solar para las reacciones que necesitan el procesamiento de grandes cantidades de sólidos.

Objetivos:El objetivo principal de este Proyecto es el diseño y evaluación de un reactor de lecho fluidizado operado con radiación solar concentrada para la extracción de oxigeno de la regolita lunar. Este proceso se realiza por reducción química de uno de los constituyentes básicos del suelo lunar, ilmenita (FeTiO3), utilizando hidrógeno como agente reductor, y posteriormente una electrolisis para obtener el agua.

Resultados alcanzados en 2015:
Una vez iniciada la evaluación del receptor solar y los componentes periféricos en ensayos no  solares. Este estudio incluye la operación del reactor con la ventana para determinar las pérdidas de carga de todos los equipos aguas arriba y aguas abajo. Por último, un hito importante ha sido la construcción de una plataforma que permita el traslado del sistema del laboratorio (donde se llevaron a cabo el montaje y pre-pruebas en frío) a la plataforma experimental de gran SF60 Horno Solar de la Plataforma Solar.
Además del trabajo mencionado, se ha realizado paralelamente un estudio de escalado del sistema, con el objetivo de simplificar la futura operación en la superficie lunar. Mientras que un horno solar convencional (fig.1 izquierda) consiste en un helióstato plano (1), un edificio para protección contra la intemperie, un atenuador (2) para compensar el flujo de radiación solar variable, el concentrador (3), uno adicional, (5) para lograr un haz vertical, y el reactor (4) en una plataforma de trabajo elevada, la versión simplificada y especialmente ligera (fig. 3, a la derecha) utiliza un concentrador fuera del eje que permite ubicar el reactor en el suelo. El hardware puede ser reducido a un helióstato plano (1), el concentrador de fuera del eje (3), y el reactor (4). El rendimiento, especialmente el flujo pico alcanzable, se reduce ligeramente, pero esto no es relevante para esta aplicación. Debido a su aspecto, el concentrador se denominó "mejillón-concentrador" [1].

Fig.1:Izquierda: Horno Solar Convencional. Derecha: Concentrador Fuera de eje ("mejillón").

Por otro lado, se ha presentado una propuesta en el Horizonte 2020 : H2020-FETOPEN-2014-2015-RIA llamada "SOLUNOX". SOLUNOX tiene como objetivo establecer una sólida base científica y tecnológica para el primer enfoque viable de producción de oxígeno (O2) a partir de regolita lunar. El objetivo es demostrar el funcionamiento sostenible de una planta de producción de O2 lunar integrado en la luna para su industrialización. Esta propuesta ha sido elaborada con la colaboración de las siguientes instituciones: APTL (Grecia), DLR (Alemania),), HyGear (Países Bajos) y el CIEMAT-PSA (España).

[1]  A novel off-axis solar concentrator providing a vertical beam. Aurelio González-Pardo and Thorsten Denk.  21st SolarPACES Conference, 13 - 16 October 2015, Cape Town, South Africa.