{"id":18430,"date":"2025-10-06T18:16:26","date_gmt":"2025-10-06T16:16:26","guid":{"rendered":"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/?p=18430"},"modified":"2025-10-06T18:16:26","modified_gmt":"2025-10-06T16:16:26","slug":"treibstoffgewinnung-auf-dem-mars","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/2025\/10\/06\/treibstoffgewinnung-auf-dem-mars\/","title":{"rendered":"Treibstoffgewinnung auf dem Mars"},"content":{"rendered":"
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Bis es eine Kolonie auf dem Mars gibt wird es sicher noch Jahrzehnte dauern, wenn überhaupt. Ich bin jetzt 60 und glaube nicht, das ich dies noch erleben werde. Chancen gäbe es für eine Expedition, also einen Flug zum Mars, einen Aufenthalt dort, der aus himmelsmechanischen Gründen etwa eineinhalb Jahre dauert und dann eine Rückkehr zur Erde. Wahrscheinlich wird es viele dieser Expeditionen geben wobei jede weitere Ausrüstung, Materialien, Wohnhäuser, Treibhäuser etc. bringt bis eine Besatzung dann auf dem Mars dauerhaft bleiben kann. Eine Option ist es den für die Rückreise benötigten Treibstoff auf dem Mars zu gewinnen. Das Thema ist nicht neu und findet sich auch bei mir auf der Website, aber ich will mal die Herausforderungen skizzieren.<\/p>\n

Lese ich Artikel anderer Autoren so ist das ganz einfach: Der Mars enthält Kohlendioxid in der Atmosphäre und es gibt Wasser unter dem Boden im Permafrost. Das setzt man ganz einfach nach folgender Formel um:<\/p>\n

CO2<\/sub> + 2 H2<\/sub>O \u2192 CH4<\/sub> + 2 O2<\/sub><\/p>\n

Das ergibt Methan und Sauerstoff, die Treibstoffe die man für LOX\/LNG Weitertriebe braucht, aber man könnte auch Wasserstoff herstellen für LOX\/LH2 Triebwerke:<\/p>\n

CO2<\/sub> + H2<\/sub>O \u2192 H2<\/sub> + O2<\/sub> + CO<\/p>\n

und wenn man mal Methan hat, kann man aus ihm relativ einfach höhere Kohlenwasserstoffe wie Butan herstellen – Butan habe ich herausgesucht, weil es als leichtester Kohlenwasserstoff bei den Temperaturen des Mars noch flüssig ist:<\/p>\n

4 CH4<\/sub> \u2192 C4<\/sub>H10<\/sub> + 3 H2<\/sub><\/p>\n

Den Wasserstoff kann man dann wieder zur Reduktion das Kohlendioxids einsetzen, Ich glaube die Summenformeln kann jeder der noch etwas vom Chemieunterricht in der Schule behalten hat, aufstellen. Doch die Summenformeln verraten nichts darüber, ob etwas einfach so geht. Kohlendioxid und Wasser sind stabile Moleküle, die reagieren nicht so einfach miteinander. Wasser eigentlich gar nicht, um Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff zu spalten baucht man viel Energie. Diese Tabelle zeigt die Problematik:<\/p>\n

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Temperatur (K)<\/b><\/p>\n<\/th>\n

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H\u2082O (%)<\/b><\/p>\n<\/th>\n

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OH (%)<\/b><\/p>\n<\/th>\n

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H\u2082 (%)<\/b><\/p>\n<\/th>\n

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O\u2082 (%)<\/b><\/p>\n<\/th>\n

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H (%)<\/b><\/p>\n<\/th>\n

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O (%)<\/b><\/p>\n<\/th>\n<\/tr>\n<\/thead>\n

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2000<\/p>\n<\/td>\n

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99<\/p>\n<\/td>\n

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0,8<\/p>\n<\/td>\n

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0,1<\/p>\n<\/td>\n

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0,03<\/p>\n<\/td>\n

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<0,01<\/p>\n<\/td>\n

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<0,01<\/p>\n<\/td>\n<\/tr>\n

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3000<\/p>\n<\/td>\n

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90<\/p>\n<\/td>\n

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5<\/p>\n<\/td>\n

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2<\/p>\n<\/td>\n

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1<\/p>\n<\/td>\n

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0,1<\/p>\n<\/td>\n

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0,1<\/p>\n<\/td>\n<\/tr>\n

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4000<\/p>\n<\/td>\n

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60<\/p>\n<\/td>\n

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20<\/p>\n<\/td>\n

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9<\/p>\n<\/td>\n

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6<\/p>\n<\/td>\n

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2<\/p>\n<\/td>\n

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3<\/p>\n<\/td>\n<\/tr>\n

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5000<\/p>\n<\/td>\n

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30<\/p>\n<\/td>\n

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30<\/p>\n<\/td>\n

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18<\/p>\n<\/td>\n

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14<\/p>\n<\/td>\n

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3<\/p>\n<\/td>\n

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5<\/p>\n<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

Also selbst bei 5.000 K, eine Temperatur fast so hoch wie bei der Sondenoberfläche liegt noch 30 Prozent des Wassers als H2<\/sub>O vor und von den gewünschten Spaltprodukten Wasserstoff und Sauerstoff liegen nur 40 % vor. Etwas besser ist es beim Kohlendioxid, weil es eine zweite stabile Verbindung gibt, das Kohlenmonoxid. Bei dem reagieren nur die P-Elektronen, die S-Schale bleibt unangetastet.<\/p>\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n
Temperatur (\u00b0C)<\/th>\nGleichgewichtslage<\/th>\nBemerkung<\/th>\n<\/tr>\n<\/thead>\n
< 700 \u00b0C<\/td>\nfast nur CO\u2082<\/sub><\/td>\nkaum Zerfall<\/td>\n<\/tr>\n
1000 \u00b0C<\/td>\nbeginnende CO-Bildung<\/td>\nReaktion läuft langsam<\/td>\n<\/tr>\n
1500 \u00b0C<\/td>\n~10\u201320 % CO<\/td>\ndeutlicher Zerfall<\/td>\n<\/tr>\n
2000 \u00b0C<\/td>\n~40\u201350 % CO<\/td>\nGleichgewicht stark nach rechts<\/td>\n<\/tr>\n
> 2500 \u00b0C<\/td>\nüberwiegend CO + O\u2082<\/sub><\/td>\nfast vollständige Dissoziation<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

hier braucht man nur 2.500 K, immer noch eine Temperatur bei der fast alle bekannten Verbindungen schmelzen. Daher gewinnt man Kohlenmonoxid in der Industrie anders: Im sogenannten Boudard-Gleichgewicht stehen elementarer Kohlenstoff, Kohlendioxid und Kohlenmonoxid im Gleichgewicht:<\/p>\n

CO2<\/sub> + C <\u2192 2 CO<\/p>\n

Dieser Prozess wurde auch großtechnisch genutzt, um aus Kohle durch „Vergasung“ Kohlenmonoxid zu gewinnen. Kohlenmonoxid ist erheblich reaktiver als Kohlenmonoxid. Es kann mit Wasser oder Wasserstoff reagieren. Die Reaktion von Kohlenmonoxid (CO) mit Wasserstoff (H\u2082) ist zentral in der Synthese von Kraftstoffen und Chemikalien, insbesondere im sogenannten Wassergas-Shift (Water-Gas-Shift, WGS) und bei der Fischer-Tropsch-Synthese.<\/p>\n

    \n
  1. Wassergas-Shift-Reaktion (WGS):<\/a><\/strong><\/li>\n<\/ol>\n

    CO+H2<\/sub>O\u21ccCO2<\/sub>+H2<\/sub><\/p>\n