Porque o oxigênio da Estação Espacial não vem em cilindro: ele é fabricado lá dentro, a partir de água, com eletricidade. Uma máquina passa corrente elétrica pela água e quebra a molécula em dois gases — oxigênio, que vai para o ar da cabine, e hidrogênio, que é reaproveitado. O processo se chama eletrólise, e é a mesma coisa que acontece naquela experiência de feira de ciências em que dois fios numa bacia d'água fazem bolhinhas.
Isso resolve metade do problema. A outra metade é o gás carbônico (CO₂) que sete pessoas sopram o dia inteiro num tubo fechado, e que, se ninguém tirar, vai subindo até ficar tóxico. A estação captura esse gás e — eis a parte engenhosa — consegue transformar boa parte dele de volta em água, que volta para a eletrólise.
É um ciclo que quase se fecha. "Quase" é a palavra-chave desta reportagem, e é ela que decide se um dia dá para ir a Marte.
Quanto ar uma pessoa gasta por dia
Antes da engenharia, a conta. Michael K. Ewert, do Centro Espacial Johnson da NASA, e Chel Stromgren, da empresa Binera, publicaram em 2019 o balanço de massa de um astronauta — quanto ele consome e quanto produz num dia de trabalho normal em órbita:
| Item | Por pessoa, por dia |
|---|---|
| Oxigênio consumido | 0,89 kg |
| Gás carbônico produzido | 1,08 kg |
| Vapor de água (suor e respiração) | 2,53 kg |
| Água líquida eliminada | 0,51 kg |
Note que o astronauta devolve mais massa de gás do que recebe: ele respira 0,89 kg de oxigênio e solta 1,08 kg de gás carbônico. A diferença não é mágica — é o carbono da comida, que entra pela boca e sai pelo pulmão.
Com sete pessoas a bordo, a estação precisa de 6,2 kg de oxigênio por dia e tem de se livrar de 7,6 kg de gás carbônico. Em um ano, isso dá 2,3 toneladas de oxigênio e quase 2,8 toneladas de gás carbônico. Para ter ideia do que significa mandar isso de foguete: 6,2 kg de oxigênio por dia esvaziariam um botijão de cozinha de 13 kg a cada dois dias. Levar tudo isso de foguete, para sempre, é uma logística que nenhum programa quer pagar, assunto detalhado em Como a comida e a água chegam à Estação Espacial?.
De onde vem o oxigênio: eletricidade quebrando água
O sistema americano se chama Oxygen Generation Assembly (algo como "conjunto gerador de oxigênio"). Ele usa uma pilha de células com uma membrana de polímero no meio: a água entra, a eletricidade dos painéis solares atravessa, e saem dois gases separados. O oxigênio vai para o ar da cabine; o hidrogênio segue para outro equipamento, que aparece daqui a duas seções.
A conta de quanta água isso consome é simples e dá um número bonito. Cada molécula de água tem dois átomos de hidrogênio e um de oxigênio, então, pela massa das moléculas, 1 kg de água rende 0,89 kg de oxigênio — exatamente o que uma pessoa respira por dia (conta nossa, pelas massas moleculares). Em outras palavras:
Um litro de água por pessoa por dia é o que a estação gasta para manter todo mundo respirando.
Sete pessoas, sete litros — três garrafões e meio daqueles de 2 litros, por dia. Esse é o custo real do ar lá em cima.
O gás carbônico é o problema mais urgente
Se o gerador de oxigênio parar, a estação tem reservas e tempo para consertar. Se a remoção de gás carbônico parar, o relógio corre bem mais rápido — porque o CO₂ se acumula sozinho, sem ninguém fazer nada.
O equipamento que resolve isso tem um nome comprido e um princípio simples: ele usa uma peneira molecular de zeólita, que é um mineral cheio de poros microscópicos de tamanho muito preciso. Os poros prendem preferencialmente as moléculas de gás carbônico e deixam passar o resto do ar. Funciona como um coador de café que, em vez de separar por tamanho de pó, separa por tipo de molécula.
Quando a peneira enche, o sistema a aquece e a coloca em vácuo: o gás carbônico se solta, e o material volta a funcionar. É por isso que são várias peneiras — umas prendendo enquanto outras se limpam, em revezamento contínuo.
Esse gás carbônico capturado poderia simplesmente ser jogado para fora, e boa parte dele ainda é. A seção seguinte explica por que vale muito a pena não fazer isso.
O truque que fecha o ciclo: CO₂ de volta para água
Lembra do hidrogênio que sobrou da eletrólise? Ele vai para um reator que faz a chamada reação de Sabatier, batizada com o nome do químico francês que a descreveu.
Dentro desse reator, aquecido a cerca de 225 °C e com um catalisador de níquel (um material que acelera a reação sem ser consumido), o gás carbônico capturado pelas peneiras encontra o hidrogênio da eletrólise. Saem duas coisas: água, que volta para o gerador de oxigênio, e metano, que é o gás de cozinha, e que é jogado para fora.
É um ciclo quase fechado: a água vira oxigênio, o oxigênio vira gás carbônico dentro das pessoas, e o gás carbônico vira água de novo.
Por que a conta ainda não fecha
Aqui entra o número mais importante da reportagem. Segundo o relatório anual de suporte de vida da NASA apresentado em 2023, o reator Sabatier da estação, quando estava funcionando, recuperava cerca de 47% do oxigênio do gás carbônico. Menos da metade.
A razão é química e não tem conserto fácil: falta hidrogênio. Para desmontar uma molécula de gás carbônico, o reator precisa de quatro moléculas de hidrogênio — e a eletrólise, para cada molécula de oxigênio que fabrica, só devolve duas. Dá para metade. Pior: os quatro átomos de hidrogênio que entram saem presos no metano e são jogados fora com ele, sem voltar para o ciclo. O gás carbônico que fica sem hidrogênio para reagir é despejado no espaço, levando junto o oxigênio preso nele.
Para uma viagem a Marte, a NASA estabeleceu a meta de recuperar mais de 75%, e há três caminhos em desenvolvimento, nenhum deles pronto:
| Tecnologia | O que faz | Recuperação |
|---|---|---|
| Sabatier atual | Reage CO₂ com hidrogênio, descarta metano | ~47% (medido na ISS) |
| Pirólise de metano | Quebra o metano para recuperar o hidrogênio | Até 86%, em teoria |
| Sistema Bosch | Substitui o Sabatier; separa carbono sólido | 100%, em teoria |
| Meta para ir a Marte | — | Mais de 75% |
O sistema Bosch tem a melhor nota no papel e um problema prático sério: ele produz carbono sólido, fuligem, e ninguém ainda resolveu como lidar com pó solto em gravidade zero, onde pó não desce — ele fica flutuando e entra em tudo, como se vê em Como astronautas tomam banho e vão ao banheiro.
Vale registrar que, na água, a conta já fecha muito melhor: em junho de 2023 a NASA anunciou ter atingido 98% de recuperação de água a bordo. Christopher Brown, da equipe de suporte de vida em Houston, explicou assim: "digamos que você embarque com 45 quilos de água. Você perde menos de um quilo, e os outros 98% continuam girando."
Três sistemas diferentes para a mesma coisa
Suporte de vida não admite peça única. A estação tem hoje três maneiras independentes de produzir oxigênio:
- Os três Elektron, no lado russo, que fazem eletrólise de água recuperada a bordo.
- O gerador americano, no lado americano, que faz eletrólise também, mas com projeto diferente.
- As velas de oxigênio, cilindros de perclorato de lítio que liberam oxigênio ao queimar. Cada cilindro rende um dia de oxigênio para uma pessoa, e eles ficam guardados para quando a tripulação é grande ou algo falha.
O termo técnico para isso é redundância dissimilar: não basta ter dois equipamentos iguais, porque uma falha de projeto derrubaria os dois juntos. É preciso que funcionem por princípios diferentes. É a mesma lógica de ter, em casa, vela e lanterna — não duas lanternas da mesma marca.
E a terceira opção tem história. Em 24 de fevereiro de 1997, na estação russa Mir, uma dessas velas de oxigênio pegou fogo de verdade, com chama de quase um metro e fumaça densa em toda a estação. Esse episódio e o que ele ensinou estão contados em Como o fogo queima no espaço?.
