El espacio es duro dice el dicho, y realizar ciencia en el espacio presenta desafíos propios. Pocos investigadores han tenido que superar huracanes y terremotos, aunque, sólo dos de los obstáculos que enfrentó un equipo de químicos en Puerto Rico para llevar su investigación a la Estación Espacial Internacional.

La investigación, Elucidar el mecanismo de oxidación electroquímica del amoniaco mediante técnicas electroquímicas en la ISS (electrooxidación de amoniaco) examina la oxidación del amoniaco en microgravedad.

El amoníaco es una pequeña molécula compuesta de nitrógeno e hidrógeno. La oxidación es una reacción que involucra oxígeno que rompe estas moléculas, produciendo gas nitrógeno, agua, y energía eléctrica. Un compuesto en la orina humana, urea, se puede convertir en amoniaco, convirtiéndolo en un recurso fácilmente disponible. El proceso de oxidación se puede utilizar para producir agua y energía, ambas necesidades críticas en futuras misiones espaciales a largo plazo, al igual que las formas de eliminar el amoníaco de una nave espacial o un hábitat.

El equipo desarrolló previamente el sistema de eliminación de amoníaco electroquímico, o EAR, una configuración similar a una batería que oxida el amoniaco electroquímicamente o con una corriente eléctrica. Pusieron a prueba EAR en múltiples vuelos parabólicos, que proporcionan a los científicos acceso a la microgravedad a corto plazo al poner un avión en caída libre. Los resultados mostraron que la microgravedad disminuyó el rendimiento de la pila de combustible entre un 20 y un 65 por ciento. Los investigadores sospecharon que la ausencia de flotabilidad en microgravedad provocó la disminución, pero necesitaba realizar más investigaciones para confirmar esa hipótesis.

"Solo tienes unos 25 segundos en vuelos parabólicos, "dice el investigador principal Carlos Cabrera, profesor de química en la Universidad de Puerto Rico en Rio Piedras en San Juan. "Así que queríamos usar la estación espacial para observar el proceso durante un período de tiempo más largo".

La propuesta de investigación de electrooxidación de amoníaco recibió la aprobación de la NASA en 2016 bajo el patrocinio del Laboratorio Nacional de la ISS. El equipo primero tuvo que rediseñar su equipo de vuelo original, encogiendo la oreja del tamaño de un pequeño refrigerador a algo más parecido a una caja de zapatos.

Esa tarea recayó en Camila Morales-Navas, un doctorado en química estudiante de la universidad que había trabajado en las pruebas de vuelo parabólico.

Entonces el huracán María arrasó Dominica, St Croix, y Puerto Rico en septiembre de 2017. Las pérdidas ascendieron a más de $ 91 mil millones, principalmente en Puerto Rico, donde casi 3, 000 personas murieron. La tormenta de categoría 5 también dejó a toda la población de la isla sin electricidad. Cinco meses después, una cuarta parte de los residentes aún carecía de electricidad.

"No teníamos electricidad en el campus hasta enero de 2018, ", dice Morales-Navas." Podemos resolver las cosas en el papel, pero necesitaba energía para probar las configuraciones de los equipos más pequeños. Afortunadamente, teníamos un generador de energía en nuestro laboratorio en el Centro de Investigación de Ciencias Moleculares, así que seguimos adelante ".

Aún faltaban más obstáculos. A finales de 2019 y principios de 2020, Puerto Rico experimentó una serie de terremotos que una vez más cortaron la energía, y la universidad cerró hasta que se completaron las inspecciones del edificio. En marzo de este año, la pandemia mundial cerró el campus y el laboratorio y, en agosto, La tormenta tropical Isaías dejó sin electricidad una vez más.

"Es como deportes extremos, viviendo en esta isla estos últimos tres años, "Dice Morales-Navas.

A través de todo, ella siguió trabajando, y para agosto de 2020, tenía listo el hardware más pequeño. La investigación finalmente llegó a la estación en NG-14, el decimocuarto vuelo de carga de la nave espacial de reabastecimiento Cygnus de Northrop Grumman que se lanzó el 2 de octubre.

El funcionamiento del experimento en sí presenta algunos desafíos, también.

"El entorno libre de flotabilidad de la microgravedad afecta las reacciones en el sistema, "Dice Morales-Navas." Si los subproductos gaseosos se forman como burbujas, podría bloquear otras reacciones ".

Los investigadores incluyeron ensayos repetidos en su diseño para que, incluso si las burbujas afectan algunas de las carreras, todavía pueden recopilar datos de los demás.

"Los astronautas que van a Marte necesitarán energía, Cabrera agrega. "Nuestro objetivo es llevar la tecnología a un nivel de preparación para misiones a largo plazo".