Il sistema di supporto vitale della stazione spaziale richiede l'estrazione di umidità, agenti patogeni e inquinanti dall'aria, per evitare che diventi tossica da inalare. Questi sorbenti o agenti purificanti perdono in genere la loro efficacia in un arco di tempo limitato, rendendo necessaria la sostituzione regolare dei sistemi di filtraggio.

 Quando gli astronauti si avventureranno nell'esplorazione di luoghi più lontani del sistema solare, non sarà possibile rifornirsi frequentemente dei materiali di missione. È quindi necessario considerare i limiti di peso e di spazio associati all'imballaggio di tutti i rifornimenti necessari per una missione esplorativa a lungo termine.

LA SOLUZIONE FONDAMENTALE

La durata di vita di un materiale sorbente dipende dalla sua area superficiale. Quanto più è elevata, tanto più a lungo durerà il sistema nel suo ruolo di purificazione dell'aria. Per risolvere i problemi di spazio e di peso, è necessario aumentare notevolmente la superficie dei materiali sorbenti o purificanti.

L'ESSENZA DEI MATERIALI QUANTISTICI

I materiali quantistici, in virtù della loro scala nanoscopica ultrafine, possiedono un'area superficiale molto più elevata rispetto ai materiali normali, il che li rende più reattivi ed efficaci nello svolgere il loro compito a volumi molto ridotti. 

Per intenderci, 1 kg di particelle di 1 mm3 ha la stessa area superficiale di 1 mg di nanoparticelle di 1 nm3 . Ciò significa che per ottenere gli stessi obiettivi di sorbente gassoso raggiunti da 1 kg di particelle normali da 1 mm3 , sarebbe necessario solo 1 mg di nanoparticelle da 1 nm3 . 

L'area superficiale dei materiali quantistici di NANOARC è attualmente compresa tra 40 e 60 m²/g, mentre quella dei corrispondenti materiali standard chimicamente simili utilizzati per gli stessi processi di purificazione dell'aria è tipicamente compresa tra 1 e 16 m²/g o meno.  Per questo motivo, volumi molto più piccoli dei materiali quantici di NANOARC possono essere utilizzati per raggiungere gli stessi obiettivi e prolungare la durata dei filtri utilizzati per l'adsorbimento degli inquinanti.

Ciò consente di ridurre notevolmente il peso e lo spazio, creando così più spazio per il necessario carico utile e per il risparmio di carburante, senza compromettere la qualità dell'aria a bordo. Infatti, la necessità di rifornimento sarà molto minore e un numero maggiore di filtri realizzati con le nanopolveri di materiali quantici di NANOARC potrà essere facilmente conservato per essere sostituito in caso di necessità.

MITIGARE GLI AGENTI PATOGENI TRASPORTATI DALL'ARIA

Oltre alla maggiore superficie dei materiali quantistici, essi possiedono proprietà uniche nella mitigazione degli agenti patogeni nocivi, che i materiali standard non possono raggiungere: Gli effetti quantici consentono un'attività antipatogena sia in ambienti illuminati che al buio, mentre i normali nanomateriali e i corrispondenti sistemi sfusi richiedono la fotoattivazione per svolgere lo stesso compito. 

Poiché i filtri non operano necessariamente in aree illuminate e le missioni spaziali non si trovano probabilmente in aree ben illuminate per lunghi periodi di tempo, sono essenziali materiali in grado di mitigare gli agenti patogeni trasportati dall'aria in tali circostanze operative.

Una cosa è certa: l'elevata superficie dei letti nanocatalitici in materiale quantistico prolungherà notevolmente la durata dei filtri e migliorerà l'efficacia della purificazione dell'aria nei sistemi di supporto vitale per le missioni spaziali di lunga durata.