Astronauten zouden op algen kunnen vertrouwen als de Perfect Life Support Partner

Bij het plannen van bemande missies van lange duur is het een van de belangrijkste dingen om ervoor te zorgen dat de bemanningen genoeg essentiële dingen hebben om lang mee te gaan. Dit is niet makkelijk taak, aangezien een ruimtevaartuig met bemanning maandenlang de hele wereld van een bemanning zal zijn. Dat betekent dat er voldoende voedsel, water en zuurstof moet worden meegebracht.

Volgens een nieuw onderzoek aan boord van het internationale ruimtestation ISS zou een mogelijke oplossing kunnen liggen in een hybride levensondersteunend systeem (LSS). In een dergelijk systeem, dat in de nabije toekomst aan boord van ruimtevaartuigen en ruimtestations zou kunnen worden gebruikt, zouden microalgen worden gebruikt om de lucht en het water te zuiveren en mogelijk zelfs voedsel voor de bemanning te produceren.

Onderzoekers van het Institute of Space Systems van de Universiteit van Stuttgart begonnen in 2008 met het onderzoeken van mogelijke ruimtetoepassingen voor microalgen. In 2014 begonnen ze, in samenwerking met het German Aerospace Center (DLR) en het particuliere ruimtevaartbedrijf Airbus, een Photobioreactor (PBR) te ontwikkelen die gebruikte de microalgen Chlorella vulgaris als zijn biologische component.

Deze microalgen heeft een fotosynthetische efficiëntie die tot tien keer hoger is dan die van complexere planten. Wanneer ze in de ruimte worden gebruikt als onderdeel van een LSS, kunnen deze kleine algen geconcentreerde kooldioxide uit de atmosfeer van de cabine verwijderen en zuurstof produceren door fotosynthese en misschien zelfs voedsel produceren voor de astronauten. Zoals Gisela Detrell (een van de mede-onderzoekers) uitlegde in een NASA-persbericht:

“Het gebruik van biologische systemen in het algemeen wordt belangrijker voor missies naarmate de duur en de afstand tot de aarde toenemen. Om de afhankelijkheid van herbevoorrading vanaf de aarde verder te verminderen, moeten zoveel mogelijk hulpbronnen aan boord worden gerecycled,

Hoewel de veerkracht van algen in de ruimtelijke omstandigheden op grote schaal is aangetoond met kleinschalige celkweken die op aarde zijn gekweekt, zal dit onderzoek de eerste echte test in de ruimte zijn. Om dit te doen, zullen astronauten aan boord van het ISS de systeemhardware inschakelen en de microalgen 180 dagen laten groeien.

Dit geeft onderzoekers aan boord van het ISS voldoende tijd om te evalueren hoe de Photobioreactor presteert in de ruimte, met name hoe goed de algen groeien en kooldioxide verwerken. Ondertussen zullen onderzoekers ter vergelijking monsters op aarde analyseren, zodat ze de effecten van microzwaartekracht en ruimtestraling op de microalgen kunnen meten.

Het team van de Universiteit van Stuttgart heeft vertrouwen in hun fotobioreactor, grotendeels dankzij het feit dat het vertrouwt op een van de meest bestudeerde en gekarakteriseerde algensoorten ter wereld. Naast de toepassingen voor afvalwaterbehandeling en biobrandstoffen, Chlorella wordt ook gebruikt in diervoeding, aquacultuur, voedingssupplementen en als biologische meststof.

Vandaar dat het wetenschapsteam en NASA het beschouwen als een potentiële voedselbron voor astronauten. Zoals Harald Helisch, biotechnoloog bij het Institute of Space Systems en co-onderzoeker bij de project,zei:

“Chlorella biomassa is een veel voorkomend voedingssupplement en kan bijdragen aan een uitgebalanceerd dieet dankzij het hoge gehalte aan eiwitten, onverzadigde vetzuren en verschillende vitamines, waaronder B12 ... als je van sushi houdt, zul je het geweldig vinden. ”

In dit opzicht zou een fotobioreactor kunnen functioneren als fabrikant van voedingssupplementen. Net zoals mensen gedroogde kelp aan hun eten toevoegen voor de toegevoegde voeding, gedroogde vlokken Chlorella kan worden toegevoegd aan de maaltijden van astronauten om ze te versterken. Tegelijkertijd filteren de algenkweekculturen het water en de lucht van het schip om de bemanning te ondersteunen.

Bovenal is het doel van dit onderzoek op lange termijn het faciliteren van langdurige ruimtemissies. Of het nu gaat om bemande missies naar het maanoppervlak, bemande missies naar Mars of naar andere verre locaties in het zonnestelsel, de grootste uitdagingen zijn het vinden van manieren om de totale massa van ruimtesystemen te verminderen (om kosten te besparen) en afhankelijkheid van herbevoorrading missies. Johannes Martin, een van de mede-onderzoekers, zei het zo:

“Om dit te bereiken, omvatten toekomstige aandachtsgebieden de stroomafwaartse verwerking van de algen tot eetbaar voedsel en het opschalen van het systeem om één astronaut van zuurstof te voorzien. We werken ook aan verbindingen met andere subsystemen van de LSS, zoals het afvalwaterbehandelingssysteem, en de overdracht en aanpassing van de technologie aan een op zwaartekracht gebaseerd systeem zoals een maanbasis. "

Kijkend naar de toekomst, is het duidelijk dat oplossingen voor het leven buiten de wereld waarschijnlijk zowel mechanische als biologische systemen zullen omvatten. Door het organische en synthetische samen te voegen, hebben we meer kans om systemen te creëren die op de lange termijn voor duurzaamheid en zelfvoorziening kunnen zorgen.