Des échantillons de régolithe (poussière) prélevés sur la Lune ont révélé que le matériau est composé de 40 à 45 % d’oxygène. Ce gaz essentiel (pour nous) est l’élément le plus abondant dans le sol lunaire. Un groupe de chercheurs de l’université de Glasgow prévoit d’extraire l’oxygène de la poussière afin d’offrir aux astronautes et à de futurs colons une source fiable et abondante d’air respirable et de métaux.

Image d’entête : l’image de gauche présentée un tas de régolithe. L’image de droite présente le même tas après en avoir extrait tout l’oxygène, laissant un mélange d’alliages métalliques. (Beth Lomax/ Université de Glasgow)

Selon Beth Lomax, chercheuse à l’université de Glasgow (Écosse), dont les travaux de doctorat sont soutenus par le Network/Partnering initiative de l’Agence spatiale européenne (ESA) :

Cet oxygène est une ressource extrêmement précieuse, mais il est chimiquement lié dans le matériau sous forme d’oxydes de minéraux ou de verre et n’est donc pas disponible pour une utilisation immédiate.

L’approche implique l’utilisation de l’électrolyse de sel fondu pour séparer les atomes d’oxygène et les atomes métalliques dans le régolithe. L’équipe rapporte qu’il s’agit du premier « traitement direct de poudre à poudre d’un simulant solide de régolithe lunaire » capable d’extraire tout l’oxygène d’un tel échantillon. D’autres méthodes, ajoutent-ils, permettent d’obtenir des rendements beaucoup plus faibles ou nécessitent des températures extrêmes (supérieures à 1600°C) pour fonctionner.

L’équipe a placé du régolithe en poudre dans un récipient recouvert d’un filet, en mélangeant du sel de chlorure de calcium fondu comme électrolyte. Puis ils ont tout cuit jusqu’à 950°C. Bien que le régolithe soit encore solide à cette température, l’équipe explique que le courant qui le traverse fait migrer les atomes d’oxygène à travers le sel fondu et les accumule à l’anode.

La technique, désignée processus FCC (les initiales des chercheurs de Cambridge qui l’on mise au point), prend environ 50 heures pour extraire 96% de l’oxygène d’un échantillon, mais environ 75% du total est extrait dans les 15 premières heures.

Un graphique résumant la méthode d’électrolyse au sel fondu. (Lomax et col./ Planetary and Space Science)

Toujours selon Lomax :

Cette recherche fournit une preuve de faisabilité que nous pouvons extraire et utiliser tout l’oxygène du régolithe lunaire, laissant un sous-produit métallique potentiellement utile.

Ce travail est basé sur le processus FCC, qui a été étendu par une société britannique appelée Metalysis pour la production commerciale de métaux et alliages.

Pour l’avenir, l’équipe prévoit de poursuivre sa collaboration avec Metalysis et l’ESA afin de préparer le processus à un contexte lunaire. Ce procédé permettrait aux colons lunaires d’avoir accès à de l’oxygène pour le carburant et des moyens de survie, ainsi qu’à des matières premières (métaux) pour de la fabrication sur place. Selon l’équipe, les métaux qu’ils obtiendraient dépendraient exactement de l’endroit où ils atterrissent sur la Lune.

De plus, la même approche pourrait probablement fonctionner sur Mars, et les résultats de cette étude s’inscrivent dans la continuité des précédentes recherches qui ont mis au point une approche pour extraire l’eau de régolithe lunaire. Les futurs colons, semble-t-il, auront beaucoup de ressources à leur disposition.

L’étude publiée dans Planetary and Space Science : Proving the viability of an electrochemical process for the simultaneous extraction of oxygen and production of metal alloys from lunar regolith et présentée sur le site de l’ESA : Oxygen and metal from lunar regolith.