Sapere Scienza

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Coltivare serre spaziali riciclando gli scarti del metabolismo umano

7 Dicembre 2018

Viaggiare nello spazio richiede la presenza di aria, acqua e cibo a sufficienza per l'equipaggio, inoltre diviene necessario poter riciclare i prodotti di scarto del metabolismo degli astronauti. È per questo che riuscire a recuperare i reflui biologici per trasformarli in risorse vitali diviene un obiettivo da raggiungere in vista di missioni di lunga durata. Eu:CROPIS (Euglena Combined Regenerative Organic-Food Production in Space) è un progetto della DLR (Deutsches Zentrum für Luft und Raumfahrt, l'agenzia spaziale tedesca) e testerà la stabilità a lungo termine di sistemi di supporto alla vita per missioni sulla Luna e su Marte. Cos'è un sistema di supporto alla vita (biological life support system)? Come funziona? In che modo contribuirà a migliorare le condizioni per l'esplorazione spaziale?

 

Una soluzione per due problemi: la produzione di cibo e i reflui biologici
 

Uno dei maggiori problemi nelle missioni spaziali dotate di equipaggio è il trattamento dell'urina. In questo momento l'acqua è l'unico dei suoi componenti a essere recuperato: tutte le sostanze dissolte nel liquido, quali l'urea e i sali, sono estratti e quindi eliminati. Fino a ora non c'è mai stato il tentativo di utilizzare questi composti ma Eu:CROPIS servirà a sperimentare l'utilizzo di questo scarto biologico - dopo una corretta trasformazione - all'interno di serre in cui crescere ortaggi e frutta fresca in differenti condizioni di gravità. Il minisatellite è stato lanciato in orbita il 3 dicembre 2018, a bordo di un razzo Falcon 9 della compagnia spaziale statunitense Space X.

 

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La missione Eu:CROPIS

 

Eu:CROPIS trasporterà dei sistemi di supporto alla vita, ossia in questo caso, due serre con semi di pomodoro, filtri biologici, alghe unicellulari (Euglena gracilis) e urina sintetica. I filtri biologici sono filtri a percolazione in pietra lavica: quest'ultima è l'habitat di microrganismi quali batteri, funghi e protozoi che possono degradare e detossificare sostanze che attraversano il filtro stesso. In questo caso la pietra lavica sarà la casa di colonie di batteri nitrificanti, in grado di convertire l'urina in nitrati attraverso un processo simile al ciclo dell'azoto che avviene sulla Terra. La soluzione ottenuta servirà a fertilizzare i pomodori. Euglena gracilis, invece, è un'alga fotosintetica in grado di produrre ossigeno e biomassa proteggendo l'intero sistema da alte concentrazioni di ammoniaca. L'ossigeno sarà necessario per convertire l'urina in nitrato fino a quando la produzione di ossigeno tramite fotosintesi dei pomodori stessi sarà sufficiente. A completare l'esperimento ci sono luci LED che riprodurranno l'alternanza tra giorno e notte, richiesta dall'Euglena così come dalle piantine di pomodoro, e un serbatoio a pressione per replicare i valori dell'atmosfera terrestre.
La missione durerà un anno: per i primi sei mesi, la navicella spaziale riprodurrà la gravità lunare in una delle serre, per poi passare alla gravità di Marte, nell'altra serra, per gli ultimi sei mesi. La germinazione dei semi di pomodoro e le crescita delle piante sarà monitorata da sedici videocamere e sarà tenuta sotto controllo la quantità di radiazioni interna ed esterna al veicolo.

 

Non solo obiettivi spaziali

 

Eu:CROPIS dovrebbe, quindi, dimostrare che sistemi di supporto alla vita chiusi potranno operare in condizioni di gravità differenti. Ci sono, però, anche dei risvolti più vicini a noi. Queste "serre" potrebbero essere di grande aiuto anche qui sul nostro pianeta: convertire urina ed escrementi in acqua dolce e nutrienti per terreni di coltivazione sarebbe la soluzione ideale in luoghi ostili alla vita quali miniere, ambienti sottomarini o aree interessate a disastri naturali, dove c'è carenza di acqua potabile.

 

Se questa ricerca dovesse dare i suoi frutti (nel vero senso della parola), esisterebbe uno strumento in più per viaggiare nello spazio in condizioni favorevoli e, magari, per cercare altre forme di vita. Roberto Orosei e Barbara Cavalazzi ci hanno spiegato, nelle pagine del numero di Sapere di ottobre 2017, "La ricerca della vita nell'Universo". Per sfogliare l'articolo e immergervi nella lettura, potete acquistare il file singolarmente o scaricare l'intera rivista.

 

Immagine di copertina: pomodori coltivati in ambiente controllato. Credits: DLR

copertina   settembre-ottobre 2019

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