Wie funktionieren die CO2-Filter auf der ISS?

Wenn man bei Wikipedia nachforscht, stößt man bei dieser Fragestellung nur auf recht ungenaue Informationen und auf zwei chemische Verfahren, bei denen zum einen Methan im Spiel ist und zum anderen Wasser durch Elektrolyse verbraucht wird - und genau das kann ich nicht glauben, dass die CO2-Filter auf der ISS so funktionieren. Ein Verfahren, bei dem Chemikalien verbraucht werden und einen permanenten Nachschub von der Erde erfordern, ist sicher nicht praktikabel.

Deswegen: hat jemand eine Idee/genauere Informationen, wie diese CO2-"Filter" Kohlendioxid wieder in Sauerstoff umwandeln?

Danke :-)

Hallo Elmi77!

Im Internet wird zu diesem Thema viel gequatscht, offensichtlich ist aber die elektrolytische Gewinnung von Sauerstoff aus recyceltem Wasser die Hauptquelle.

Ein Zitat aus dem BL-Blog:
"Der Sauerstoff kann vom Lebenserhaltungssystem zurückgewonnen werden. Das derzeitige Lebenserhaltungssystem der ISS gewinnt aus dem Wasser den Sauerstoff zurück: H₂O + Energie → H₂ + O₂
Der Wasserstoff wird ins All abgegeben, genauso wie das vom Menschen ausgeatmete Kohlendioxid. Obwohl es andere Möglichkeiten gibt, ist dies die heute technisch einzig eingesetzte.
Die Reaktion ist eine normale Elektrolyse des Wassers, also die Aufspaltung mittels Strom in die einzelnen Bestandteile. Von Vorteil ist, dass Wasser viel einfacher transportierbar ist als Sauerstoff. Im flüssigen Zustand muss Sauerstoff auf -183°C verflüssigt wird. Als Gas benötigt er schwere Druckgastanks, die mehr wiegen als der Inhalt. Daher wird dieser Umweg beschritten."

Sorry, die Quelle nachgereicht:https://www.bernd-leitenberger.de/lebenserhaltung.shtml

Es gibt ein System bei dem ein Zeolith-Filter das CO2 aufnimmt.

https://www.google.com/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=3&ved=2ahUKEwi7qNvM2ufcAhXDCewKHcm1A0gQFjACegQICRAC&url=https%3A%2F%2Fntrs.nasa.gov%2Farchive%2Fnasa%2Fcasi.ntrs.nasa.gov%2F20050210002.pdf&usg=AOvVaw2sTp25UQ2HXnwWDzjXgajK

Ich hoffe der Link, gefunden über Google funktioniert. Ich habe darunter ein PDF gefunden, das eine gute Erklärung gibt. Eine Filtereinheit entfernt Wasser und CO2 und reichert dann die Luft wieder mit einem Teil des Wassers an. Das übrige Wasser wird per Elektrolyse gespalten in Sauerstoff und Wasserstoff. Der Wasserstoff wird per Sabatier Reaktion mit CO2 in Wasser und Methan umgewandelt. Das Wasser wird weiter verwendet, das Methan wird abgeblasen.

Wikipedia hat unter Sabatier reaction einen Artikel, der auch auf die ISS eingeht. Leider ist die deutsche Version falsch. Nach der wird der Wasserstoff aus der Wasserspaltung abgeblasen. Die englische Version zeigt, daß der Wasserstoff für die Sabatier-Reaktion verwendet wird, um Wasser und Methan zu erzeugen. Das Wasser wird weiter verwendet, das Methan abgeblasen.

https://en.wikipedia.org/wiki/Sabatier_reaction

Danke für die schnellen Antworten.

Wenn der neue Sauerstoff im wesentlichen per Elektrolyse aus Wasser erzeugt wird, dann heißt das aber doch auch, dass die Gesamtmenge an Atemgas größer wird und sich der Druck permanent erhöht. Sprich es muss irgendwann überschüssige Atemluft ins Weltall abgelassen werden. Wird denn wenigstens da nur CO2 abgelassen oder lässt man stumpf Atemluft raus und verschwendet so wieder einen guten Anteil Sauerstoff?

Der Sauerstoff wird ja von den Menschen metabolisiert. Daraus entsteht Wasser das aus Urin und aus der Luftfeuchtigkeit entnommen wird und CO2. Der Kreislauf ist aber nicht völlig geschlossen. Es muß immer noch Wasser  von der Erde nachgeliefert werden.

Der Wasserstoff wird ins All abgegeben, genauso wie das vom Menschen ausgeatmete Kohlendioxid.

So hatte ich das bisher auch im Kopf.

Der Wasserstoff wird per Sabatier Reaktion mit CO2 in Wasser und Methan umgewandelt. Das Wasser wird weiter verwendet, das Methan wird abgeblasen.

Das wäre jetzt ein Schritt weiter (und effektiver, wenn man genug Energie hat).

Wie sieht es denn in der Praxis auf der ISS aus?

Der Sabatier Prozess braucht praktisch keine Energie. Die steckt im Wasserstoff. Wenn man Wasserstoff und CO2 hat, wäre es unsinnig, die nicht zu verwenden. Setzt aber voraus, daß das CO2 in hoher Konzentration vorliegt.

Der Sabatier Prozess braucht praktisch keine Energie. Die steckt im Wasserstoff. Wenn man Wasserstoff und CO2 hat, wäre es unsinnig, die nicht zu verwenden. Setzt aber voraus, daß das CO2 in hoher Konzentration vorliegt.

Hallo,

6 Menschen in der ISS und der oben erwähnte Zeolith-Filter sorgen für eine Menge denke ich fast reines CO2. Zeolithe sind so erwas wie poröses Silikatmaterial und die Poren haben die richtige Größe für CO2 Moleküle und binden diese. Wenn man den Zeolith-Filter wieder aufarbeitet, vermutlich durch Erhitzen, bekommt man das CO2 wieder aus dem Material und kann es dann wie erwähnt zu Methan umsetzen.

Wenn man allerdings jetzt auf der ISS eine Methanquelle hat, wieso baut man dann nicht ein Modul mit einer eigenen Lage- und Bahnkorrekturdüse, die dieses Methan nutzt um die ISS anzuheben.

Gruß

Mario

Nachtrag: Ihr habt mich bezüglich des Metans für eine eigenen Antrieb der ISS überzeugt. Wenn man dazu Sauerstoff hochbringen muss, bringt das wirklich nicht viel.

Wenn man allerdings jetzt auf der ISS eine Methanquelle hat, wieso baut man dann nicht ein Modul mit einer eigenen Lage- und Bahnkorrekturdüse, die dieses Methan nutzt um die ISS anzuheben.

Gruß

Mario

Weil man ja den Sauerstoff fürs atmen verbraucht. Methan ohne Sauerstoff ist wertlos.

Deswegen: hat jemand eine Idee/genauere Informationen, wie diese CO2-"Filter" Kohlendioxid wieder in Sauerstoff umwandeln?

Es wurde zwar schon oben geschrieben, aber, speziell in Filmen, wird vieles in einen Topf geworfen. Es gibt nicht ein "All-In-One-System", sondern mehrere:

1) Ein CO2-Filter entfernt nur das CO2 aus der Luft.
2) Eine Sauerstoffanreicherung erhöht dann wiederum den Sauerstofflevel.
3) Ein Wasserfilter muss Wasser entfernen.
4) Aktivkohle muss z.B. Methan (Pupse) oder Schweißrückstände in der Luft entfernen.

Zitat von: MpunktApunkt am 12. August 2018, 21:13:04

Wenn man allerdings jetzt auf der ISS eine Methanquelle hat, wieso baut man dann nicht ein Modul mit einer eigenen Lage- und Bahnkorrekturdüse, die dieses Methan nutzt um die ISS anzuheben.

Gruß

Mario

Weil man ja den Sauerstoff fürs atmen verbraucht. Methan ohne Sauerstoff ist wertlos.

Außerdem zündet ein Methan/Sauerstoffgemisch nicht von selbst.

Vor 10 Jahren gab es mal gute Ansätze das CO2 über einen Algengenerator aus der Luft zu hohlen, damals gab es sogar einen Versuchsaufbau aus Deutschland der hoch zur ISS sollte. Daraus ist aber nichts geworden und aktuelles dazu finde ich nicht.

Ich glaube der Ansatz war Menschliche Ausscheidungen mit Bakterien oder Pilzen zu kompostieren, das Endprodukt dann als Naährstoff in einen Algengenerator zu geben und das Co2 der Station dort in Algen zu bilden. Die Algen hätten dann der Nahrung zugeführt werden können.  Das Thema scheint aber tot zu sein.

Ich weiß nicht, ob es das Verfahren ist, das Du für die ISS angesprochen hast, aber sinngemäß geht das in diese Richtung:
https://forum.raumfahrer.net/index.php?topic=12493.0
Beim Projekt EU:CROPIS sollen mittels spezieller Algen aus den Ausscheidungen von Raumfahrern (nicht Foristen, sondern echten  ) Nährstoffe zur Aufzucht von Pflanzen gewonnen werden.
Dabei soll auch das überschüssige CO2 verwendet/verarbeitet werden.
Dabei denkt man ganz konkret an längere Aufenthalte im All, wie z.B. auf der ISS, auf dem Mond oder später für die lange Reise zum Mars bzw. auf dem Mars selbst.
Auf die ISS haben sie die Versuchseinrichtungen jedoch nicht geschickt, weil u.a. die Sicherheitsvorschriften z.B. für den Umgang mit einer größeren Menge an Wasser in der Station zu anspruchsvoll und der ganze bürokratische Prozess zu langwierig sei.
Statt dessen hat man einen kleinen Satelliten entwickelt, bei dem man durch Änderung der Rotationsgeschwindigkeit unterschiedliche Graviatitonsniveaus simulieren kann.
Es sind Versuche mit "Mond-" und in "Marsschwerkraft" geplant.
Allerdings hat sich der Start auf einer Falcon 9 auch um einige Jahre verzögert, wahrscheinlich weil SpaceX erst sein Startmanifest abarbeiten musste. 
Aktuell ist der Start in Vandenberg noch in diesem Jahr geplant.

Viele Grüße
Rücksturz

Vor 10 Jahren gab es mal gute Ansätze das CO2 über einen Algengenerator aus der Luft zu hohlen, damals gab es sogar einen Versuchsaufbau aus Deutschland der hoch zur ISS sollte. Daraus ist aber nichts geworden und aktuelles dazu finde ich nicht.

Aber auf der ISS sind doch schon mehrere solcher Algen-Experimente gelaufen.
Das aktuelle Algen-Experiment ist sehr vielversprechend.
Wenn man dieses Forum aufmerksam liest, findet man das auch:

https://forum.raumfahrer.net/index.php?topic=16130.msg430077#msg430077

Oder bei der NASA