Silber & Kupfer im All: Diese Metalle sichern das Überleben im Orbit!

Raumfahrt und Rohstoffe – Teil 3

Damit Menschen im All überhaupt überleben können, braucht es weit mehr als eine stabile Hülle und einen kräftigen Antrieb. Sauberes Wasser, atembare Luft und dauerhaft nutzbare Wohnräume hängen von Technologien ab, die ohne bestimmte kritische Rohstoffe nicht funktionieren würden.

Insbesondere Silber und Kupfer sind im Kampf gegen Keime im Wasserkreislauf von entscheidender Bedeutung, denn in der geschlossenen Umgebung eines Raumfahrzeugs kann sich mikrobielle Kontamination schnell ausbreiten. Silber und Kupfer sind für Keime und Bakterien toxisch und töten diese ab.

Aufgrund ihrer antimikrobiellen Eigenschaften werden Kupfer und Silber deshalb in nicht nur auf der Erde in Wasseraufbereitungs- und Recyclingsystemen eingesetzt Die Internationale Raumstation ISS beispielsweise verfügt über ein modernes Wasseraufbereitungssystem, in dem ionisiertes Silber das Wachstum von Bakterien und Algen im Trinkwasserkreislauf unterdrückt.

Zeolithe binden Kohlendioxid

Damit die Luft an Bord für die Astronauten dauerhaft atembar bleibt, muss das ausgeatmete Kohlendioxid kontinuierlich aus ihr entfernt werden. Zeolithe, natürlich vorkommende Mineralien mit einer porösen Kristallstruktur, binden CO2 besonders effektiv. Sie kommen deshalb in den CO2-Wäschern von Raumfahrzeugen zum Einsatz.

Sauerstoff wiederum lässt sich direkt an Bord per Elektrolyse aus Wasser gewinnen, wobei die Systeme zur Speicherung und Steuerung des erzeugten Sauerstoffs häufig auf Platin als Katalysatormaterial zurückgreifen, um einen zuverlässigen Betrieb sicherzustellen.

Bauen mit Mondstaub?

Je weiter sich Weltraummissionen von der Erde entfernen, desto wichtiger wird die Frage, wie sich dauerhafte Lebensräume vor Ort bauen lassen, ohne sämtliches Baumaterial von der Erde mitzubringen. Ein vielversprechender Ansatz ist die Nutzung von lunarem Regolith, dem feinkörnigen Gesteinsstaub der Mondoberfläche, als Rohstoff für Baustoffe.

In Kombination mit 3D-Drucktechnologien könnte Regolith Schicht für Schicht zu Bauelementen für Mondbasen verarbeitet werden. NASA und ESA erproben entsprechende Verfahren bereits in Forschungsprogrammen, auch wenn ein tatsächlicher Einsatz auf dem Mond kurzfristig noch nicht ansteht.

Ob Wasser, Luft oder Wohnraum: Die Lebenserhaltung im Weltraum zeigt besonders anschaulich, wie eng technischer Fortschritt und Rohstoffverfügbarkeit miteinander verknüpft sind, denn fernab der Erde gibt es für fehlendes Material schlicht keinen schnellen Ersatz. Mit Blick auf geplante Langzeitmissionen zum Mond und zum Mars gewinnt diese Abhängigkeit weiter an Bedeutung.

Anders als bei der vergleichsweise gut versorgten ISS, die regelmäßig Nachschub von der Erde erhält, müssten die Besatzungen auf einer Mondbasis oder während einer mehrjährigen Marsmission ihre Lebenserhaltungssysteme über weite Strecken selbst instand halten und reparieren können. Das erhöht den Druck, Systeme zu entwickeln, die mit möglichst wenig Verbrauchsmaterial auskommen, langlebige Filterelemente nutzen und sich im Idealfall teilweise aus Rohstoffen vor Ort, etwa aus Regolith oder Wassereis an den Mondpolen, selbst versorgen können.

Genau an dieser Stelle setzen die aktuellen Testprogramme von NASA und ESA an: In simulierten Habitaten auf der Erde werden geschlossene Wasser- und Luftkreisläufe über Monate hinweg unter realistischen Bedingungen erprobt, um herauszufinden, wie robust die eingesetzten Filter- und Recyclingmaterialien wirklich sind. Erst wenn diese Tests erfolgreich bestanden wurden, können die Systeme auf einer echten Mondmission zum Einsatz kommen.

Aktuelle Preise und Nachfrage

Sowohl Silber als auch Kupfer, die zentralen Metalle für die antimikrobielle Wasseraufbereitung an Bord, befinden sich derzeit auf einem hohen Preisniveau. Silber kostete Anfang Oktober rund 61,61 US-Dollar je Feinunze, Kupfer notierte bei etwa 6,52 US-Dollar je Pfund, was umgerechnet mehr als 14.000 US-Dollar je Tonne entspricht.

Getrieben wird diese Entwicklung vor allem durch die stark gestiegene industrielle Nachfrage nach beiden Metallen für Solaranlagen, Stromnetze, Elektrofahrzeuge und KI-Anwendungen auf der Erde. Ihr steht ein Angebot gegenüber, das kurzfristig nicht nennenswert gesteigert werden kann, denn neue Minen in Produktion zu bringen, ist teuer und äußerst zeitintensiv.

Die Raumfahrtprogramme werden Silber und Kupfer nur in vergleichsweise kleinen Mengen benötigen. Hohe Kupfer- und Silberpreise werden auf die Kosten der Programme deshalb keinen starken Einfluss haben. Gleichzeitig wird so wenig Silber und Kupfer benötigt, dass hohe Preise keinen Grund darstellen, die beiden Metalle nicht zu verwenden.