Na Mjesecu ničeg nema: nema zemlje, nema zraka, nema vode… Nema, pravo rečeno, ni stijena jer dok geolozi na Zemlji razlikuju na stotine vrsta stijena, nastalih na stotine načina – hlađenjem lave, taloženjem iz vode, mrvljenjem, iz ljuštura algi, koralja i školjkaša, djelovanjem vjetra itd., itd. – na njezinom prvom svemirskom susjedu postoje samo dvije stijene: bazalt, u njegovim morima, i anortozit, u njegovim planinama. I još regolit, izlomljene stijene s možebitnim dodacima ostataka meteorita i kometa. No što je tu je, svatko ima ono što ima: kad uskoro počnemo naseljavati Mjesec trebat ćemo znati iskoristiti njegovo rudno blago, ma kako ono oskudno bilo.

Na prvi pogled sve se čini jednostavnim. Mjesečevo tlo, regolit, sastoji se od silikata, a silikati se mogu reducirati vodikom. Sedamdesetih godina prošloga stoljeća američki su znanstvenici osmislili tehnološki postupak za dobivanje željeza, titanija i kisika iz Mjesečevih stijena. Kako? Prvo bi se izdvojio ilmenit, FeTiO₃, koji bi se potom reducirao vodikom, uz nastajanje vode te slitine željeza i titanija. Titanij bi se potom odvajao od željeza sumpornom kiselinom i klorom, a potom reducirao ugljikom i magnezijem. Sve skupa deset osnovnih postupaka. Previše i za Zemlju, a kamoli za Mjesec! Pokušalo se ići i drugim, jednostavnijim putem, recimo da se regolit ili njegovi sastojci reduciraju vodikom ili metanom, no svi su ti postupci zahtijevali vrlo visoke temperature, a usto su imali iskorištenje od samo nekoliko postotaka.

No, evo rješenja! Pronašli su ga britanski znanstvenici te su o njemu ove godine objavili znanstveni rad „Proving the viability of an electrochemical process for the simultaneous extraction of oxygen and production of metal alloys from lunar regolith“. Iza (pre)dugog naslova rada iz časopisa Planetary and Space Science,  „Iskušavanje prikladnosti elektrokemijskog postupaka za istodobno izdvajanje kisika i proizvodnju slitina iz Mjesečeva regolita“, krije se krajnje jednostavan postupak kuhinje – oprostite, kemije – u jednom loncu.

A taj lonac je posve jednostavna elektrolitička ćelija. Ona se sastoji od anode, napravljene od kositrovog dioksida, SnO₂, te katode na kojoj leži sloj izmrvljenog regolita. A elektrolit? Elektrolit nije voda ni vodena otopina nego rastaljeni kalcijev klorid, CaCl₂, uz mali (0,4 %) dodatak kalcijeva oksida, CaO. Kalcijev klorid se rastali (772 ^oC), a potom zagrije na 950 ^oC. I što sad? Treba samo uključiti struju: na anodi se izdvaja kisik, a na katodi – ono što u naslovu piše, naime slitine kovina koje se nalaze u regolitu.

No, dobro, nije sve tako jednostavno. Regolit što su ga astronauti prije četrdeset godina donijeli s Mjeseca odviše je dragocjen da bi ga se trošilo za kemijske pokuse. Stoga su se znanstvenici poslužili njegovom zemaljskom zamjenom, pršincem (tufom) – stijenom nastalom od vulkanskog pepela. Pripravak pršinca s oznakom JSC-2A odgovara i kemijskim i mineralnim sastavom Mjesečevom regolitu. U njemu ima skoro 50 % SiO₂, oko 15 % Al₂O₃ i, najvažnije, 1 – 2 % TiO₂. Usto ima željeza, kalcija, magnezija, natrija, kalija, mangana, kroma i fosfora. Mineralni sastav svodi se pak na dva minerala, dva silikata: olivin, Mg₂SiO₄·Fe₂SiO₄, i labradorit, NaAlSi₃O₈·CaAl₂Si₂O₈. U regolitu ima najviše vulkanskog stakla (49,3 %), dok je olivina samo 9 %  – ostatak je labradorit (i drugi plagioklasi) te još neki minerali no u vrlo malim udjelima.

Uspjeh nije izostao: na anodi se izlučilo 42 % kisika iz simuliranog regolita, što znači da bi se iz stotinu kilograma Mjesečeve prašine moglo dobiti 19 kg, a usavršavanjem postupka možda i svih 45 kilograma kisika. A što se dogodilo na katodi?

Prah se simuliranog regolita na katodi pretvorio u tri faze, tri slitine. Prva se slitina sastojala poglavito od aluminija i željeza, druga od željeza i silicija, a treća od kalcija, silicija, i aluminija. Slitine su, ovisno o uvjetima elektrolize, mogle sadržavati još titanij te magnezij.

Najvažniji proizvod ove tehnologije sigurno je kisik. Kako na Mjesecu nema zraka, pa stoga ni njegova otpora, a usto je sve šest puta lakše nego na Zemlji, lansiranje raketa s Mjeseca umnogome je lakše nego sa Zemlje. Stoga bi Mjesec mogao sam proizvoditi glavnu komponentu raketnog goriva, kisik, za polijetanje s njega no i za opskrbljivanje svemirskih brodova u bliskim putanjama. No to će tako biti u malo daljoj budućnosti: prvi će se kisik iz Mjesečevih stijena iskoristiti za disanje. Astronaut dnevno potroši 830 grama kisika, a to znači da bi se mogao namiriti sa dva kilograma regolita. Uz dodatak rastaljenog kalcijeva klorida, naravno.

Nenad Raos je kemičar, doktor prirodnih znanosti i znanstveni savjetnik u trajnome zvanju, sada u mirovini. Autor je i koautor više od stotinu znanstvenih i stručnih radova iz područja bioanorganske i teorijske kemije, molekularnog modeliranja te povijesti kemije i komunikacijskih vještina u znanosti. Sedam je godina bio glavni i tehnički urednik časopisa Priroda, a sada je urednik rubrike Kemija u nastavi u časopisu Kemija u industriji. Koautor je dva sveučilišna udžbenika i autor 13 znanstveno-popularnih knjiga. Nagrađen je Državnom godišnjom nagradom za promidžbu i popularizaciju znanosti 2003. godine.