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Neus Sabaté: “El reto es generar energía con material de Marte”

La investigadora del CSIC probará una batería marciana a base de compuestos de hierro y orina en Hypatia I, una misión de mujeres científicas en la Mars Desert Research Station

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En la Tierra, estudia cómo fabricar baterías sostenibles que aprovechan la energía del ambiente, tienen componentes mínimos y emplean materiales abundantes. Pero ahora se va a Marte para probar una batería a base de compuestos de hierro muy frecuentes en la superficie del planeta rojo y orina humana. Neus Sabaté, investigadora del CSIC en el Instituto de Microelectrónica de Barcelona – Centro Nacional de Microelectrónica, se ha embarcado en Hypatia I, una misión compuesta por científicas de diferentes disciplinas y edades en la Mars Desert Research Station. Se trata de una instalación análoga construida por The Mars Society en un entorno muy similar a la superficie de Marte: el desierto de Utah, en Estados Unidos.

Durante quince días, del 16 al 29 de abril, las tripulantes de la Hypatia I desarrollarán sus investigaciones y realizarán actividades de divulgación como si estuvieran en una verdadera estación humana en el planeta rojo. Por ello, se alimentarán fundamentalmente de comida deshidratada, tendrán racionada el agua potable, sus comunicaciones con la Tierra serán asíncronas y deberán ponerse el traje espacial para salir al exterior.

El objetivo de esta aventura no es solo ampliar el conocimiento científico en ámbitos como la generación de energía o la producción de alimentos en Marte. Hypatia I también se propone visibilizar a las mujeres científicas e inspirar vocaciones, en especial entre jóvenes y niñas.

Aquí en la Tierra tu investigación se centra en el desarrollo de baterías sostenibles. ¿El objetivo de tu trabajo en Hypatia I es hacer lo mismo, pero en Marte?

En Marte la cuestión de la sostenibilidad vendrá más tarde. El reto ahora es generar energía con material que está allí. Las misiones anteriores al Perseverance, el cuarto robot que se pasea por la superficie de Marte, llevaban placas solares, que generan una determinada cantidad de energía por centímetro cuadrado y dependen de la disponibilidad de luz solar: durante la noche no funcionan. Además, pueden acabar cubiertas de polvo cuando hay tormentas de arena, que son muy habituales. Spirit y Opportunity estuvieron diez años dando vueltas en Marte, así que las placas solares funcionan, pero para proporcionar energía a un robot. Si vamos a ir nosotras, tendremos que generar mucha más energía para producir oxígeno y no morir de frio, porque hay temperaturas extremas de -100ºC por la noche.

¿Perseverance también funciona con placas solares?

Sí, pero no solo. Lleva un generador termoeléctrico nuclear con un core de plutonio que genera calor cuando se descompone. Pesa 50 kilos y es una fuente de energía mucho más estacionaria. Se prevé que, como mínimo, dé energía durante 10 años. También incorpora baterías de litio que se cargan con este generador o con las células solares y que proporcionan energía de forma rápida para que el vehículo se pueda mover. En cualquier caso, todo lo que llevemos a una primera exploración humana de Marte tendremos que traerlo de la Tierra. Esto significa muchísimo peso y volumen.  

Entonces, ¿la solución es generar la energía en Marte?

Sí. Yo me he inspirado en el proyecto Nüwa, en el que participó Laia Ribas [otra de las tripulantes de Hypatia] y que consiste en el diseño de una ciudad marciana para un millón de habitantes. La idea original era que todo funcionase con placas solares, pero eso no es posible en el caso de la industria. Los hornos y ciertos procesos industriales requieren temperaturas muy altas y, por tanto, mucha energía… Yo no trabajo con baterías de litio, sino con baterías no convencionales a partir del papel o de fluidos biológicos. Con este enfoque, estudié los compuestos químicos detectados por Spirit en 2003 y resulta que Marte está lleno de materiales, como la Tierra, pero con la diferencia de que hay muchos compuestos oxidados y que en la atmósfera de Marte no hay oxígeno. El planeta es rojo porque hay mucho óxido de hierro, así que me planteé si era posible fabricar una pila usando la química del hierro.

¿Eso es lo que quieres probar en Hypatia I?

Sí. En la Tierra mi grupo de investigación genera baterías con materiales presentes allí donde vamos. Por ejemplo, Juan Pablo Esquivel tuvo un proyecto para generar baterías en Chiapas con residuos de café, que son productos que no se utilizan o se queman. Aquí haríamos algo similar: ir a Marte y ver si se puede fabricar una pila de hierro o con compuestos férricos que se encuentran allí. Es lo que se llama la fabricación kilómetro cero, aunque en este caso el kilómetro cero estaría en Marte. Si pudiéramos hacerlo, solo tendríamos que transportar hasta allí una carcasa con electrodos y una carcasa vacía para contener los compuestos de hierro. Por tanto, el peso sería muy bajo. Como en Marte no hay mucha agua, y la que hay tendrá que reciclarse y aprovecharse para vivir y regar, se me ocurrió que el electrolito, que tiene que ser líquido, podría ser la orina de las tripulantes. Es un líquido que ya es salado y que funciona muy bien como electrolito. Esto lo sé por otras investigaciones del grupo y por mi spin off [Fuelium]. Creo que hacer una batería de este tipo es una idea original que no se ha publicado hasta el momento.

¿Qué es lo que harías exactamente en la Mars Desert Research Station?

El entorno de la estación se ha escogido por su similitud con Marte: está aislado, se parece a las imágenes que nos envía el Perseverance y es naranja porque hay compuestos de hierro. En Utah hay gres y argilita, que tienen una pequeña cantidad de hierro, y rocas más puras como la hematita, la goethita y la jarosita. En el laboratorio he analizado estas rocas y comprobado que, en pequeñas cantidades, tienen compuestos que se pueden aprovechar electroactivamente. En la misión tendré que salir de la estación a buscar materiales y rocas del lugar y, una vez de vuelta, analizaré su contenido de hierro. De todas maneras, voy a obtener muy poca cantidad de compuestos que no van a estar refinados, así que voy a llevar compuestos de hierro de aquí para hacer cuatro baterías con las que alimentar unos ledes que nos permitan germinar brotes de soja con luz ultravioleta. Cada día voy a recolectar orina de las tripulantes, activar con ella las baterías y revisar la generación de energía. Espero que las baterías trabajen unas 16 horas al día para poder alimentar los ledes y que al final de la misión podamos comernos unos brotes de soja frescos, porque el resto de nuestra dieta va a consistir en comida reconstituida con agua.

¿Los dispositivos en los que estás pensando bastarán para conseguir toda la energía que vamos a necesitar para desplazarnos hasta el planeta rojo y vivir allí?

Están pensados para cuando estemos en Marte. Me imagino que al principio necesitaremos paladas de materiales para poder extraer compuestos de hierro más puros que hagan funcionar las baterías. Se parecerá un poco a cuando en el lejano oeste los primeros exploradores tenían frío por la noche y agarraban ramas de los árboles y hacían una hoguera. De todas formas, esta pregunta la podré responder al final de la misión, cuando veamos qué cantidades de hierro se pueden recoger en el entorno. Uno de nuestros objetivos es precisamente conocer cuánta energía podríamos generar con los materiales presentes y cuántas carcasas y materiales de montaje deberíamos llevar para que eso sea posible.

¿En la superficie del desierto de Utah vas a encontrar los mismos materiales que en la de Marte?

Sí, al final el universo está hecho de los mismos componentes básicos, de los mismos metales, compuestos… Lo que varía en Marte son las cantidades relativas de estos materiales. Aunque todavía falta mucho por conocer, los rovers que han explorado la superficie han confirmado la presencia de magnesio y hierro, y también que Marte recibe bastantes meteoritos que tienen hierro puro. Los materiales se parecen; lo que intentan entender ahora las científicas es por qué en ausencia de oxigeno hay tanta oxidación. Parece que los cloratos y los hipercloratos también afectan y que en algún momento Marte tuvo agua y una atmosfera respirable.

¿Vas a desarrollar alguna actividad de divulgación dentro del proyecto?

Vamos a divulgar cómo es el día a día en una estación marciana: cómo es la distribución horaria de tareas, la jerarquía, no poder comer nada fresco, tener que salir con un traje espacial al exterior… Para el imaginario colectivo va a ser muy positivo ver a mujeres vestidas de astronautas y realizando tareas tan high tech, que recuerdan a una misión espacial.

¿Por qué una misión compuesta solo por mujeres?

Es importante para generar referentes. Nos interesa que jóvenes y niñas tengan referentes cercanos. Que digan “si esta señora que nació en Tarragona está haciendo una misión super chula vestida de astronauta, ¿por qué no puedo yo también?” Pues claro que sí: tú también puedes… Me gusta este proyecto porque cuando me acerco a jóvenes y niñas les digo: “si os gusta el espacio, no tenéis por qué ser astronautas; la exploración espacial requiere biólogas, ingenieras, matemáticas, físicas y también psicólogas y filósofas”.

Tripulación Hypatia I
Varias de la tripulantes de la misión Hypatia I. / Pau Fabregat
 

¿Cómo decides embarcarte en el proyecto?

Soy una persona muy curiosa, me gusta meterme donde no me llaman, así que encontré la misión irresistible. Nos dejaron 48 horas para decidir y tardé menos de 24 horas en decir que sí.

En la simulación, además de investigar sobre tu campo, vais a poner a prueba cómo funciona un equipo humano en condiciones con muchas limitaciones. ¿Se parece a otros trabajos de campo que has realizado previamente?

Nunca he hecho trabajos de campo de este estilo, así que es como lanzarse a la aventura. Va a ser un reto convivir con gente que no conozco y aceptar que, aunque estoy acostumbrada a liderar mi investigación y ser jefe de grupo, aquí soy un poco la ultima mona. Soy una de las ingenieras de la tripulación y me voy a encargar de la logística, de gestionar el agua, de que todos los componentes electrónicos de la base funcionen bien y de hacer reparaciones. Ponerse al servicio de la tripulación va a ser un trabajo de humildad, pero me apetece un montón cambiar de rol, de entorno, de equipo y someterme a unas condiciones diferentes. Ya os explicaré qué tal a la vuelta. A lo mejor no me hace tanta gracia.

Hay una canción de Nacho Vegas que se titula precisamente ‘No me voy a Marte’ y que habla de que la solución a la crisis ecológica y climática que hemos provocado en nuestro planeta no puede ser el escaparnos a otro. Viajar a Marte sin duda es un desafío fascinante, pero ¿será sostenible para nuestro planeta y el propio Marte?

No sé qué significa sostenible en este contexto. Como científica, considero que viajar a Marte es un reto científico y tecnológico. Hace unos años cuando se inauguró el LHC, la gente decía: “esto ha valido muchos millones, ¿vale la pena?” Claro que vale la pena porque justamente es bonito que la humanidad se gaste una millonada, no en armamento, sino en descubrir partículas fundamentales. Esto es algo parecido. Habrá agencias que tendrán intereses militares o de explotación del planeta vecino, pero a nivel científico y tecnológico viajar y sobrevivir allí tiene un atractivo innegable porque es muy fácil orientar la investigación mundial hacia un reto como este. Es un reto que nos une como planeta. Además, nos va a permitir desarrollar tecnologías que después serán aplicables en la Tierra. Tecnologías para vivir con poca agua y sin oxígeno nos pueden ir bien para nuestro futuro también aquí. Por ejemplo, al principio las placas solares fueron desarrolladas para alimentar satélites, cacharros que volaban por ahí, y a nadie se le ocurrió entonces que podrían convertirse en una fuente de energía renovable en la Tierra.

¿Y qué hay del aspecto ético de colonizar otro planeta?

Sí, hay que considerar qué pasa si como humanos vamos a otro planeta que no es nuestro y cómo deberíamos aproximarnos a él. Antes hablaba de los colonizadores de América. Ya sabemos que respetuosos con la vida original que había en el continente no fueron. Igual deberíamos aprender. De momento, parece que si los marcianos existen serán microscópicos y en formato bacteria, por lo que el debate de cómo aproximarnos al planeta está abierto. La canción de Nacho Vegas está bien porque invita a poner en marcha también todo el campo de la filosofía de la ciencia y de la humanidad.

Eduardo Actis e Irene Lapuerta (CSIC Cultura Científica)

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