Können Materialien gefunden werden, um Plastik auf dem Mars herzustellen?

Ja - für Silikonkunststoffe.

Der Mars hat viel Kieselsäure (auch bekannt als Sand), also gibt es die Grundmaterialien zur Synthese von Silikon – das anstelle der meisten organischen Kunststoffe verwendet werden kann. (Häufig leistungsstärker als herkömmliche Kunststoffe auf Kohlenstoffbasis.)

Methan, Chlor, Wasser und Kohlendioxid existieren ebenfalls an der Oberfläche. Es sollte angemerkt werden, dass dies spekulativ ist – die genauen industriellen Prozesse zur Herstellung von Kunststoffen in beliebiger Menge angesichts der Ressourcen des Mars liegen mir an dieser Stelle fern. Die Rohelemente scheinen jedoch vorhanden zu sein.

Das Schlüsselmaterial zur Herstellung von Kunststoffen ist die Produktion von Ethylen$C_2H_4$. Laut The Case for Mars kann dies durch die Reaktion erzeugt werden$2CO+4H_2 \rightarrow C_2H_4+2H_2O$, mit der Anwesenheit eines Eisenkatalysators.. Und das Kohlenmonoxid kommt von$6H_2+2CO_2 \rightarrow 2H_2O+2CO+4H_2$. Der Schlüssel zur Herstellung von Kunststoffen auf dem Mars sind also Kohlendioxid und Wasser. Wir wissen, dass beide Materialien auf dem Mars existieren, daher sollte es mit den richtigen Katalysatoren einfach genug sein, Kunststoffe herzustellen.

Außerdem können in einigen Polymer-Gewächshäusern Pflanzen mit hohem Zellulosegehalt angebaut werden. Die Pflanzen wandeln das in die Druckgewächshäuser gepumpte Kohlendioxid in Zellulose um, die wiederum für die Herstellung von Kunststoffen verwendet werden kann.

Im Anschluss an diese Antwort gibt es aktuelle Neuigkeiten zur katalytischen Umwandlung von Methan in Ethylen. Aus dem Artikel New, Low Cost Alternative for Ethylen Production von Phys.org vom Januar 2018 :

Wissenschaftler der Waseda University entdeckten einen neuen OCM-Reaktionsmechanismus, der bei einer Temperatur von nur 150 Grad C auftritt. Die neuartige katalytische Reaktion, die sowohl eine hohe Ausbeute als auch eine katalytische Aktivität zeigte, wurde in einem elektrischen Feld durchgeführt und könnte kostengünstiger sein Verfahren zur Synthese von Ethylen in der Zukunft. Die Ergebnisse wurden am 22. Januar 2018 im Journal of Physical Chemistry C veröffentlicht.

„Durch die Durchführung von OCM in einem elektrischen Feld wurde die Reaktionstemperatur drastisch gesenkt, und es gelang uns, C2-Kohlenwasserstoffe, einschließlich Ethylen, effizient aus Sauerstoff in der Atmosphäre mit Methan zu synthetisieren“, sagt Shuhei Ogo, Assistenzprofessor für katalytische Chemie bei Waseda.

Der Artikel verlinkt auf Shuhei Ogo et al., Electron-Hopping Brings Lattice Strain and High Catalytic Activity in the Low-Temperature Oxidative Coupling of Methane in an Electric Field , The Journal of Physical Chemistry C (2018). DOI: 10.1021/acs.jpcc.7b08994

oben: Reaktionsmechanismen der oxidativen Kupplung von Methan (OCM) an Ce2(WO4)3-Katalysatoren bei tiefen Temperaturen im elektrischen Feld. Von hier . Bildnachweis: Waseda-Universität

Der frühere Phys.org-Artikel Eine radikale Lösung kommt von Mischwerkzeugen sagt:

Die geschmolzene Oberfläche eines auf Natrium basierenden Materials könnte die direkte Umwandlung von Methan in nützliche Bausteine ​​unterstützen.

Freie Radikale, Moleküle mit einem ungepaarten Valenzelektron, wie das Hydroxylradikal, spielen eine entscheidende Rolle bei der industriell wichtigen Umwandlung von Erdgas, vor allem Methan, in Ethylen: eine lebenswichtige organische Verbindung, die die Bausteine ​​vieler Rohstoffe und Polymere bildet. Um diesen als oxidative Kupplung bekannten Prozess zu verbessern, ist die Entwicklung selektiver Katalysatoren von entscheidender Bedeutung.

Das KAUST-Team unter der Leitung von Kazuhiro Takanabe und seinem Studenten Abdulaziz Khan verwendete In-situ-Werkzeuge, um den Zustand eines Katalysators unter Reaktionsbedingungen zu messen. Sie entdeckten, dass die aktive Spezies in der katalytischen Reaktion, die auf der geschmolzenen Oberfläche des Natriumwolframats austritt, einer für die Reaktion notwendigen Chemikalie, Natriumperoxid ist. Dieser Katalysator ist insofern einzigartig, als er nicht Methan direkt aktiviert, sondern zuerst Wasser aktiviert und dann gasförmige Hydroxylradikale erzeugt.

Der Artikel verlinkt auf Kazuhiro Takanabe et al. Integrated In Situ Characterization of a Molten Salt Catalyst Surface: Evidence of Sodium Peroxide and Hydroxyl Radical Formation , Angewandte Chemie International Edition (2017). DOI: 10.1002/ange.201704758