A separação do oxigênio de uma molécula de água é um processo relativamente simples, pelo menos quimicamente. Mesmo assim, requer componentes, um dos mais importantes dos quais é um catalisador. Os catalisadores permitem reações e são linearmente escaláveis, portanto, se você quiser mais reações rapidamente, precisará de um catalisador maior. Na exploração espacial, maior significa mais pesado, o que se traduz em mais caro. Portanto, quando a humanidade está procurando um catalisador para dividir a água em oxigênio e hidrogênio em Marte, valeria a pena criar um a partir de materiais marcianos locais. Foi exatamente isso que uma equipe de Hefei, na China, fez ao usar o que chamaram de “Químico de IA”.
Infelizmente, o nome “AIChemist” não pegou, embora a piada possa variar dependendo da fonte em que você a lê. Seja qual for o nome, o trabalho da equipe foi uma ciência séria. Ele aplicou especificamente algoritmos de aprendizado de máquina que se tornaram moda ultimamente para selecionar um catalisador eficaz para uma “reação de evolução de oxigênio”, utilizando materiais nativos de Marte.
Dizer que apenas escolheu o catalisador não é dar ao sistema todo o crédito devido. Ele realizou uma série de etapas, incluindo o desenvolvimento de uma fórmula de catalisador, o pré-tratamento do minério para criar o catalisador, a síntese e o teste quando estiver completo. Os autores estimam que o processo automatizado economizou mais de 2.000 anos de trabalho humano ao completar todas essas tarefas e apontam para os resultados excepcionais dos testes para provar isso.
Crédito – Zhu et al.
Antes de chegarmos a isso, porém, vamos começar com as “condições iniciais”. A equipe desenvolveu um químico robótico de IA “tudo em um”, capaz de realizar todas essas tarefas. Foi inicialmente baseado no trabalho realizado por químicos de IA mais limitados, que podiam ler a literatura de química sintética e estimar a eficácia de diferentes compostos químicos para diferentes tarefas. Depois de construírem o modelo, eles precisavam alimentá-lo com alguns dados.
Para obter esses dados, eles selecionaram cinco rochas comuns diferentes da superfície de Marte. Eles estimaram que haveria 3.764.376 combinações possíveis dos elementos presentes nessas rochas, dependendo de como as combinações foram fabricadas. Portanto, a primeira tarefa do Químico de IA foi selecionar um que pudesse atuar como um catalisador para a separação do oxigênio. Parte desse conjunto de dados foi construído com outros 30.000 conjuntos de dados teóricos e os resultados de 243 experimentos. O resultado é um material “polimetálico” composto de manganês, ferro, níquel, magnésio, alumínio e cálcio.
Em seguida, uma amostra do catalisador seria fabricada para teste. A IA está equipada com um braço robótico que coletou amostras físicas de meteoritos que foram dissolvidos em ácido clorídrico e tentou sintetizar o catalisador sugerido a partir desses materiais. Este processo envolveu processos bastante extremos, como centrifugar as amostras a 7.500g durante 5 minutos para separar os materiais necessários e secar o material resultante. Impressionantemente, tudo isso aparentemente foi feito sem intervenção humana.
Depois que parte do material foi sintetizado, a equipe de pesquisa o testou realizando o processo de redução para o qual foi projetada. Mais importante ainda, eles fizeram isso nas condições ambientais marcianas. O material teve um desempenho admirável, semelhante aos catalisadores existentes já utilizados.
Então, efetivamente, uma IA acaba de desenvolver e testar um catalisador para uso em Marte utilizando materiais locais. E potencialmente poupou mais de 2.000 anos de trabalho humano intensivo ao fazê-lo. Isso é uma prova da eficácia da IA em encontrar padrões em dados existentes e extrapolá-los usando novos dados. Resta saber, no entanto, se este catalisador algum dia verá a luz do dia em Marte, já que o próprio catalisador deve ser integrado com o resto do sistema para realizar a reação de redução para separar eficazmente o oxigénio da água. Dada a complexidade do processo utilizado para criar esse catalisador, pode ser mais fácil enviá-lo diretamente da Terra, mesmo que não utilize materiais marcianos.
Saber mais:
Zhu et al. Síntese automatizada de catalisadores produtores de oxigênio a partir de meteoritos marcianos por um químico robótico de IA
UT – Um único robô poderia fornecer uma missão a Marte com água e oxigênio suficientes
UT – O que é ISRU e como ele ajudará na exploração espacial humana?
UT – Uma nova maneira de produzir oxigênio em Marte: usando plasma
Imagem principal:
Série de imagens do braço robótico utilizado nos experimentos que executam o processo de síntese do catalisador.
Crédito – Zhu et al.
